Характерной особенностью климата Вологды является частая смена воздушных масс, связанная с прохождением барических образований (циклонов и антициклонов), отмечающемся во - все сезоны года (табл. 11). Анализ атмосферных процессов с 1951 по 1960 г. позволил установить, что в среднем за год в 55 % случаев погода определяется влиянием циклонов и в 45% случаев — антициклонов. Повторяемость различных барических образований по сезонам года не одинакова.

Области низкого давления наибольшую повторяемость (60%) имеют зимой. Северо-западные и западные циклоны (35%), перемещающиеся с районов Атлантического океана, приносят влажный и теплы й воздух (рис. 4). При прохождении этих циклонов севернее Вологды в городе наблюдается теплая погода со снего­падам и и метелями. Нередко снег переходит в дождь, образуется гололед. Частое смещение таких циклонов создает теплый фон зимы. Если эти циклоны перемещаются южнее Вологды, то наступает длительное похолодание. Выходы южных циклонов (16%), с которыми поступают теплые воздушные массы со Средиземного и Черного морей, могут привести к резкому повышению температуры воздуха (до  положительных значений), сильным снегопадам , метелям. В области повышенного давления район Вологды зимой находится реже (40%), эта область создается антициклонами, зарождающимися над севером ЕЧС (22 %), Сибирью (7%), Скандинавией (6%) и др. Вторжение холодных антициклонов возможно во все зимние месяцы. Наиболее сильные морозы устанавливаются, когда поступает воздушная масса с Карского моря и с районов Сибири. Так, понижение температуры воздуха в Вологде ночью 31 января 1956 г. до — 40 °С было связано с за током арктического воздуха (рис. 5). Повышенная повторяемость вторжения холодных антициклонов в отдельные годы может обусловить устойчивую морозную погоду в течение всей зимы, как это было, например, зимой 1968-69 г.

Весной, как и зимой, над севером ЕЧС преобладает область низкого давления (55% случаев), но уже происходит небольшое увеличение повторяемости области высокого давления (до 45 % ). При этом начинает увеличиваться влияние скандинавских (13%) и азорских (3%) антициклонов, а влияние сибирских антициклонов уменьшается. Но для весны характерна большая неустойчивость погоды и быстрая смена синоптических процессов. Чаще всего (24%) на погоду оказывают влияние западные и северо западные циклоны, обусловливающие умеренно теплую погоду с осадками. Теплая погода наступает весной при выходе южных (20%) циклонов, которые приносят теплую воздушную массу со Средиземного и Черного морей, при этом температура воздуха даже в марте может повышаться до 8— 13 °С. Так, 26 марта 1973 г. максимальная температура воздуха в Вологде при выходе южного циклона была 12,9 °С. Похолодания весной обычно бывают при вторжении антициклонов с Арктического бассейна (1 апреля 1963 г. при перемещении антициклона с Карского моря температура воздуха понизилась до — 18,4°С).

Летом происходит ослабление интенсивности общей циркуляции атмосферы, хотя, как и в другие сезоны года, преобладает область низкого давления (53%)). Западные (21 % ) циклоны смещаются с Атлантики через Прибалтику на север ЕЧС, причем скорости их перемещения значительно меньше, чем зимой. Они приносят в район Вологды прохладный и влажный воздух. Летом возрастает повторяемость стационарных (13%) циклонов, которые вызывают в Вологде облачную погоду с кратковременным и дождями . В отдельные годы длительные периоды ненастной и холодной погоды обусловливаются именно этими циклонами. Таким был июль 1978 г., когда средняя месячная температура воздуха была ниже нормы на 2°С, сумма осадков за месяц составила 150 % нормы, а 12 июля 1980 г. в зоне стационарного циклона температура воздуха днем составляла только 11 °С (рис. 6 ). При выходе южных (13%) циклонов, которые проходят западнее Вологды и приносят теплый тропический воздух со Средиземного моря, наступает жарка я погода, иногда с сильными ливням и и грозами.

 Жаркая, но сухая погода устанавливается, когда на район Вологды оказывают влияние азорские (8%), стационарные (26%), скандинавские (9%) и сибирские (1%) антициклоны. Так, 22 июля 1974 г. максимальная температура воздуха достигла 30 °С, что было вызвано влиянием сибирского антициклона (рис. 7).

С вхождением холодных карских (3%) антициклонов в июне может наблюдаться резкое понижение температуры воздуха, приводящее иногда к заморозкам . В начале лета эти «волны холода» совпадают с цветением черемухи и поэтому их называют «черемуховыми холодами».

Атмосферная циркуляция осенью обычно активизируется, скорости перемещения циклонов возрастают. Область низкого давления (56%) чаще всего (33%) создают западные и северо-западные циклоны. При перемещении этих циклонов вблизи Вологды наблюдается пасмурная, дождливая и прохладная погода. Южные циклоны, к а к и летом, вы носят теплые воздушные массы, и температура воздуха повышается, но часто идут дожди. Поле высокого давления (44%) обусловливается влиянием скандинавских (19%), стационарных (13%) и других антициклонов. Теплая, солнечная погода в первой половине о,сени связан а с азорскими (4%) и сибирскими (3%) антициклонами. Обычно в это время устанавливаются теплые солнечные дни, которые сочетаются с прохладны ми ночами, с заморозкам и и туманом. Периоды такой погоды называют «бабьим летом». Резкое похолодание, переход температуры воздуха к отрицательным значениям, выпадение снега происходят при вторжении карских (5%) антициклонов. В отдельные годы раннее наступление зимы вызывается частыми перемещениям и антициклонов с Карского и Баренцева морей.

3.1. Атмосферное давление

Атмосферное давление на метеорологических станциях измеряется с помощью ртутного барометра, для непрерывной регистрации его служит самописец-барограф. Международной единицей измерения атмосферного давления является паскаль (Па). Соотношение единиц измерения следующее: 1 мбар = 0,75 мм рт. ст .  = 100 Па = 1 гП а.

За нормальное атмосферное давление принято давление воздуха на уровне моря, широте 45° и при температуре воздуха 0°С, т. е. 1 атм .= 760 мм рт. ст.= 1013 мбар (или гП а ). Для сравнимости данных по давлению воздуха результаты измерений в пунктах, расположенных на разных высотах, приводят к уровню моря. Уменьшение давления с высотой (барометрическая ступень) составляет примерно 1 гП а на 8 м высоты.

Среднее годовое давление в Вологде на уровне станции (вы­сота барометра 117,9 м) равно 1000,0 гПа, на уровне моря 1014,6 гПа (табл. 12). Средние годовые значения давления устойчивы и только в отдельных случаях изменения достигаю т 3— 4 гП а. Разность между наибольшим (1003,6 гП а в 1937 г.) и наименьшим (996,2 гП а в 1925 г.) средним годовым давлением составляет 7,4 гПа. Среднее месячное давление от года к году изменяется более значительно. Наибольшая изменчивость этих значений отмечается зимой ( + 6,3 — 7,1 гП а ) , наименьшая — летом ( ± 2,8 — 3,6 гПа), что объясняется более активной циклонической деятель­ностью в холодное время года В годовом ходе с октября по май отмечается несколько повышенный фон давления с максимумом в ноябре (1001,9 гПа ) и пониженный — с июня по сентябрь с минимумом в июле (996,6 гПа, рис. 8). Годовая амплитуда давления воздуха составляет всего 5,3 гПа. Изменения давления от месяца к месяцу незначительны — в пределах 0,1— 1,7 гП а, и только от мая к июню увеличение давления составляет до 3,4 гПа.

Циркуляция атмосферы вносит значительные изменения в сравнительно ровный ход давления. Наиболее высокое давление воздуха отмечается в стационарных антициклонах, наиболее низкое — в циклонических образованиях.

Абсолютный максимум давления (1048,6 гПа) зарегистрирован 31 января 1972 г., абсолютный минимум (946,8 гП а ) — 26 ноября 1973 г. Летом наиболее высокое давление (1021,2 гП а ) наблюдалось в июне 1956 г., наиболее низкое (965,5 гП а) — в августе 1926 г. Разность между экстремальными значениями давления зимой составляет 102 гП а, а летом почти в 2 раза меньше (56 гПа ).

Колебания давления воздуха в течение суток в Вологде в среднем невелики. Средняя суточная амплитуда изменяется от 0,2— 0,4 гПа зимой до 0,5—0,6 гПа летом. Зимой наиболее низкое давление приходится на утренние, а наиболее высокое — на ночные часы. Летом , наоборот, наиболее низкое давление отмечается в вечерние часы, наиболее высокое — в утренние. В редких случаях при прохождении глубоких циклонов значение давления воздуха в течение суток может изменяться на ± 30 — 35 гПа.

3.2. Ветер

Ветер — это движение воздуха относительно земной поверхности в горизонтальном направлении. Возникновение ветра связано с перепадами в атмосферном давлении: воздух перемещается из мест, где давление высокое, в места, где оно ниже.

Ветер является векторной величиной и характеризуется двумя параметрами — скоростью и направлением . Направление ветра, т. е. откуда дует ветер, обычно обозначаю т в румбах (по 8- или 16-румбовой системе) или в градусах. Скорость ветра измеряется в м/с или км/ч.

Общая циркуляция атмосферы обусловливает сезонную смену ветров преобладающих румбов.

В холодное время года (сентябрь — апрель) в Вологде преобладают юго-западные ветры, повторяемость которых составляет 17— 25 % - Зимой также велика повторяемость ветров юго-восточных и южных направлений. Северо-восточные и восточные ветры наблюдаются редко (табл. 13). В мае ветры неустойчивы: почти одинаково часто отмечаются северо-западные, северные и юго-западные ветры. Летом наибольшую повторяемость имеют северо западные ветры, но при этом в ел и ка повторяемость западных и юго-западных ветров. Реже всего бывают восточные и южные ветры. Наглядно представить характер распределения повторяемости ветра по направлениям позволяют розы ветров (рис. 9).

 

Большую часть года наиболее сильными являются ветры южных румбов, средняя годовая скорость которых составляет 5,0— 5,2 м /с, а наиболее слабыми — восточные и северо-восточные ветры, скорость которых в среднем _за год равна 3,7— 4,1 м/с (см. табл. 13). О максимальных скоростях ветра по направлениям дают представление данные табл. 14.

В течение всего  года средние месячные скорости ветра довольно значительны. Наибольшие средние месячные скорости (4,9— 5,1 м /с ) приходятся на ноябрь — март, наименьшие (3,4— 3,9 м / с ) — на июль — сентябрь (табл. 15). В отдельные годы средние месячные скорости ветра могут значительно отличаться от средних многолетних.

 

В течение суток скорость ветра не остается постоянной: обычно в дневные часы она увеличивается, а в ночные — уменьшается (табл. 16). В холодное время года суточный ход скорости ветра  выражен очень слабо. Так, в ноябре — феврале суточная амплитуда скорости ветра составляет всего 0,2— 0,5 м /с и только в марте различие между дневными и ночными скоростями ветра увеличивается до 1,0 м /с. Наиболее четко суточный ход скорости ветра выражен в теплое врем я года, когда суточная амплитуда скоростей увеличивается до 2,9— 3,1 м /с.

Для решения ряда практических задач бывают нужны сведения о скоростях ветра различной вероятности (табл. 17). Во все сезоны преобладают ветры скоростью 2— 5 м /с. Наиболее часто (57— 5 8 % ) такие ветры отмечаются летом и осенью, реже всего (52%) зимой. Слабые ветры (0— 1 м /с ) имеют аналогичный годовой ход. Ветры скоростью 6— 9 м /с наблюдаются довольно часто, особенно зимой (27%) и весной (24%)- Летом их вероятность несколько уменьшается (17 % ). Ветры скоростью более 15 м /с возможны в течение всего года, но вероятность их невелика (0,5%).

Ветры разных скоростей имеют различную непрерывную продолжительность. Зимой наибольшую продолжительность имеют ветры скоростью 5 м /с и более, в остальные сезоны — скоростью 4 м /с и менее (табл. 18 и табл. 3 приложения).

Ветер со скоростью 15 м /с и более называется сильным. Если хотя бы в один из сроков наблюдений скорость ветра достигала 15 м /с, то такой день считают днем с сильным ветром (табл. 19).

 

В среднем за год в Вологде наблюдается около 9 дней с сильным ветром. Однако в отдельные годы число дней с сильным ветром может значительно отличаться от среднего. Например, в 1948 г. был 31 день с сильным ветром, а в 1962 и 1965 гг. не было ни одного дня с таким ветром. Чащ е всего (1,0— 1,3 дня) сильные ветры отмечаются в декабре — марте, реже всего (0,2 дня) — в июле — августе. Летом сильные ветры бывают преимущественно северного направления (50%), зимой — юго-восточного и южного направлений (43%) (табл. 20). Для более детальной характеристики ветра в табл. 21 приведены данные о числе дней с ветром скоростью 10 м /с и более.

При расчетах ветровых нагрузок на различны е объекты и сооружения и решении других прикладных задач используются расчетные скорости, возможные 1 раз в 1 год, 5, 10, 15, 20 и 50 лет (табл. 22). Д ля определения их использован метод статистической экстраполяци и, разработанный в ГГО Л . С. Гандиным и Л. Е. Анапольской [1]. Расчетные скорости дополняют сведения о сильных ветрах и являются в определенной мере прогностическими характеристиками возможных скоростей ветра.