Два склона одного и того же горного хребта, отстоящие друг от друга всего на несколько километров, могут быть совершенно разными мирами. С одной стороны — туманные леса, поросшие мхом скалы и шумные ручьи. С другой — выжженная земля, редкие кустарники и осадки, едва достигающие нескольких миллиметров в год. За этим разительным контрастом стоит один механизм: влажный воздух вынужден преодолевать горную преграду и по пути сбрасывает свой груз. Географы называют это явление «дождевой тенью».
Орографические осадки: подъём влажного воздуха
Водяной пар, испарившийся с океанов и крупных водоёмов, переносится вглубь материка господствующими ветрами. Когда эта насыщенная влагой воздушная масса наталкивается на горный хребет, ей не остаётся ничего другого, как подниматься вверх по склону. Осадки, возникающие из-за того, что воздух поднимается над препятствием, называются орографическими осадками (или осадками восхождения). Слово «орографический» происходит от греческого «oros» — гора — и описывает влияние форм рельефа на атмосферу.
Поскольку атмосферное давление над поднимающимся воздухом падает, он расширяется. Расширяющийся газ охлаждается, поэтому температура воздушной массы при подъёме снижается. Пока конденсация ещё не началась, это охлаждение идёт с «сухоадиабатической» скоростью около 1 °C на каждые 100 метров.
Конденсация и рождение облаков
При охлаждении способность воздуха удерживать водяной пар быстро падает. Когда температура достигает точки росы, пар начинает конденсироваться в мельчайшие капельки воды — так образуются облака. Поскольку выделяющаяся при конденсации скрытая теплота слегка нагревает воздух, дальнейшее охлаждение идёт медленнее, с «влажноадиабатической» скоростью.
По мере продолжения подъёма капли сливаются, тяжелеют и выпадают в виде дождя или снега. Именно поэтому осадки концентрируются на наветренном (обращённом к ветру) склоне гор и обычно увеличиваются с высотой. К моменту, когда воздушная масса достигает вершины, она уже отдала большую часть своей влаги.
Почему наветренный склон зелёный?
Постоянно окутанный облаками, туманом и дождём, наветренный склон превращается в богатую водой экосистему. Густые леса, папоротники, глубокий почвенный покров и круглогодичные ручьи характерны для этой стороны. В некоторых районах годовое количество осадков достигает нескольких тысяч миллиметров; наветренные холмы острова Кауаи на Гавайях считаются одними из самых дождливых мест на Земле. Поскольку эта сторона к тому же накапливает толстый снежный покров, она работает как естественное водохранилище, питающее реки в сухое лето.
Подветренный склон и дождевая тень
Воздух, перевалившийся через вершину, теперь сухой. Опускаясь по подветренному (укрытому от ветра) склону горы, он сжимается под растущим давлением и нагревается. Более тёплый воздух способен удерживать больше влаги, но, поскольку отдавать ему нечего, его относительная влажность падает, и образование дождя становится почти невозможным. Эта сухая зона и есть дождевая тень; она часто соответствует полупустынной степи или настоящей пустыне.
Разница между двумя склонами бывает разительной: в Норвегии западная сторона Скандинавских гор получает более 2000 миллиметров в год, тогда как район Осло, лежащий сразу к востоку, едва достигает трети этого значения. Та же долгота, та же широта — и совершенно другой климат.
Фён: нисходящий ветер, который согревает и сушит
Этот тёплый сухой поток воздуха, опускающийся по подветренному склону, во многих языках называют фёном (фён в Альпах, чинук в Северной Америке, зонда в Аргентине). При подъёме воздух охлаждается медленно, с влажноадиабатической скоростью, а при спуске быстро нагревается с сухоадиабатической. Из-за этой асимметрии воздушная масса приходит на равнину более тёплой и намного более сухой, чем в начале подъёма. Фёновые ветры способны быстро растапливать снег, за несколько часов обрушивать влажность и повышать опасность лесных пожаров.
Примеры со всего мира
Дождевая тень возникает везде, где горы преграждают путь влажным ветрам. Пустыня Атакама в Чили, укрытая восточным склоном Анд, считается самым сухим внеполярным местом на Земле. Тибетское нагорье к северу от Гималаев и степи Центральной Азии засушливы, потому что муссонная влага не может перевалить через горы. В Северной Америке Долина Смерти в тени Сьерра-Невады и степь на востоке штата Вашингтон за Каскадными горами — результат того же процесса. На юге Южной Америки, где Анды перехватывают ветры с противоположной стороны, дождевая тень ложится на аргентинскую Патагонию. Во всех случаях действует одно правило: на каком склоне гора оставляет влагу, другой склон остаётся без воды.