Bryza

Bryza – wiatr wiejący na wybrzeżu morskim. Zmiany kierunku wiatru, występujące w rytmie dobowym, wywołane są różnicami w tempie nagrzewania się lądu i morza.

W dzień ląd nagrzewa się szybciej niż woda, dlatego cieplejsze powietrze nad lądem unosi się (powodując spadek ciśnienia na powierzchni lądu), a na jego miejsce pojawia się chłodniejsze i wilgotniejsze powietrze znad morza. Zatem bryza dzienna (morska) wieje znad morza na ląd. Natomiast w nocy woda oddaje ciepło wolniej niż ląd, dlatego ciśnienie nad wodą jest niższe niż na powierzchni lądu, co powoduje zmianę kierunku wiatru. Bryza nocna (lądowa) przynosi na wodę suche powietrze znad lądu. Bryza ma typowy zasięg do 20-30 km od linii brzegowej w stronę wody. W stronę lądu zasięg ten jest mniejszy i uzależniony od charakteru powierzchni.

Bryza dzienna. 1. Chłodna woda, 2. Ciepły ląd, 3. Ciepłe powietrze, 4. Chłodne powietrze, 5. Wilgotne, chłodne powietrze, 6. Niż 7. Wyż

Bryza nocna. 1. Ciepła woda, 2. Chłodny ląd, 3. Chłodne powietrze, 4. Ciepłe powietrze, 5. Suche, zimne powietrze, 6. Wyż, 7. Niż

Schematyczny przekrój przez front bryzowy. Nad lądem z frontem bryzowym związane są chmury kłębiaste.

Opis meteorologiczny

Bryza morska jest komórką mezoskalową z płytkim przepływem wiatru w kierunku lądu powodowana mezoskalową różnicą ciśnienia pomiędzy lądem a morzem. Komórka zawiera prądy wstępujące nad lądem, prądy zstępujące na morzu, i (zazwyczaj) przepływ powrotny. Przednia część komórki bryzowej jest związana z przepływem zimnego i wilgotnego powietrza (prąd grawitacyjny). Front bryzowy powstaje na przedniej części przepływu zimnego powietrza. Głębokość pionowa frontu wynosi około 2 razy wysokości prądu grawitacyjnego powietrza przy ziemi. Na górnej części prądu mogą się tworzyć niestabilności Kelvina-Helmholtza. Z bryzą morską związana jest konwekcyjna wewnętrzna warstwa graniczna. Bibliografia dotycząca bryzy morskiej do 1800 jest stosunkowo uboga ,

Fale dźwiekowe odgrywają istotną rolę w tworzeniu się mezoskalowego gradientu ciśnienia prowadzącego do zapoczątkowania bryzy morskiej i związane są z rozszerzaniem się ciepłego powietrza nad lądem. Istnienie prądu powrotnego na wysokości około 900 mb jest kwestionowane przez niektórych badaczy.

Front bryzowy jest zjawiskiem związanym z bryzą morską. Zimne powietrze znad wody wypiera ciepłe powietrze znad lądu i strefie konwergencji tworzy się płytki zimny front. Czasami nad frontem widać chmury typu cumulus powodowane przez wynoszenie się powietrza na froncie

Konwergencja bryzowa z dwóch kierunków na Kubie. Bryzy z pólnocy i z południa spotykają się w centrum wyspy tworząc dobrze widoczną strefę konwergencji

.

Podobne zjawisko do bryzy zachodzi przy bezchmurnej pogodzie w ciepłej porze roku w górach (patrz wiatry górskie i dolinne). Maksymalny zasięg bryzy morskiej wynosi około 130km

Analogicznym zjawiskiem, związanym z gradientem temperatury, jest bryza miejska. W analogiczny sposób jak bryza, tyle że na większą skalę przestrzenną i w cyklu półrocznym, powstają wiatry monsunowe.

Prognoza

Przewidywanie bryzy morskiej jest istotne w strefie brzegowej. Np w Polsce badano własności bryzy morskiej przy studiach nad lokalizacją Elektrowni Jądrowej w Żarnowcu. Prognoza bryzy morskiej jest istotna w olimpijskim żeglarstwie wyczynowym. Książka brytyjskich meteorologów Davida Houghtona i Fiony Campbell opisuje prognozę bryzy morskiej dla różnych akwenów, na których odbywają się regaty w klasach olimpijskich. Jedna z pierwszych prognoz opracowanych specjalnie dla żeglarstwa olimpijskiego powstała przed olimpiadą w 1996 dla obszaru Savannah nad wybrzeżem Atlantyku. W Regatach o Puchar Ameryki prognoza pogody i bryzy morskiej odgrywa także istotną rolę.

Rozwój bryzy morskiej zależy nie tylko od gradientu temperatur pomiędzy powietrzem nad lądem i wodą, ale także od kierunku i siły wiatru wiatrów w dużej skali. W 1962 Biggs and Graves wprowadzili indeks bryzowy zdefiniowany jako

$\epsilon = \frac{U^2}{c_p \Delta T}$

gdzie $c_p = 1000 {\rm J} {\rm K}^{-1} {\rm kg}^{-1}$ jest ciepłem własciwym przy stałym ciśnieniu, U jest prędkością wiatru a $\Delta T$ jest różnicą temperatur pomiędzy powietrzem nad lądem i powietrzem nad wodą określa wpływ wiatrów synoptycznych na rozwój bryzy morskiej. Dla wartości większych niż 3-10 bryza morska nie może się rozwinąć.

Kierunki wiatru gradientowego (wielkoskalowego) od lądu (Ćwiartki 1,2) sprzyjają powstawaniu bryzy morskiej, podczas gdy z kierunków od morza (Ćwiartki 3,4) nie sprzyjają powstaniu silnej bryzy morskiej ze względu na brak prądu powrotnego.

W literaturze żeglarskiej istnieją pół-empiryczne opisy rozwoju bryzy morskiej m.in. w zależności od kierunków przeważającego wiatru (wiatru gradientowego). Na rysunku pokazane są wiatry zaznaczone kierunkami 1,2,3,4 z czterech róznych stron. W.g. tych pół-empirycznych opisów wiatry z lądu na wodę (1,2) sprzyjają powstawaniu bryzy morskiej podczas gdy kierunki (3,4) powodują osłabianie powstania bryzy morskiej. Do pewnej prędkości (< 25 węzłów) wiatry gradientowe znad lądu sprzyjają powstawaniu górnej cyrkulacji powrotnej. Wiatry gradientowe ze składową kierunku z Ćwiartki 1 sprzyjają powstawaniu dywergencji wiatru w obszarze linii brzegowej co dodatkowo sprzyja powstawaniu bryzy morskiej.

Brak bryzy przy brzegu. Wiatr gradientowy znad lądu.

Około południa lokalnego czasu. Płytka (pionowo) bryza morska rozwija się przy brzegu (wiatr wieje na ląd). Wiatr gradientowy sprzyja powstawaniu komórki powrotnej na wysokości kilkuset metrów nad poziomem lądu.

Około godziny 14:00 czasu lokalnego. Kierunek bryzy morskiej jest skręcony w prawo (siła Coriolisa) od kierunku morze-ląd.

W przypadku wiatru gradientowego z kierunku znad lądu z Ćwiartki 1 bryza morska rozwija się od sytuacji zerowej cyrkulacji bryzowej przy brzegu, aż do dobrze rozwiniętej bryzy wiejącej na prawo od kierunku morze-ląd (na półkuli północnej).