Bryza

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 wysokość 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^[2][3].

Fale dźwiękowe odgrywają istotną rolę w tworzeniu się mezoskalowego gradientu ciśnienia prowadzącego do zapoczątkowania bryzy morskiej i związane są z rozszerzaniem się ciepłego powietrza nad lądem^[4]. Istnienie prądu powrotnego na wysokości około 900 m jest kwestionowane przez niektórych badaczy^[3].

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

Maksymalny zasięg bryzy morskiej wynosi około 130 km^[5].

Podobne zjawisko zachodzi przy bezchmurnej pogodzie w ciepłej porze roku w górach (patrz wiatry górskie i dolinne). Zjawiskami związanymi z gradientem temperatury są bryza miejska i bryza leśna. W analogiczny sposób, tyle że na większą skalę przestrzenną i w cyklu półrocznym, powstają wiatry monsunowe.

Przewidywanie bryzy morskiej jest istotne w strefie brzegowej. Np. w Polsce badano własności bryzy morskiej przy studiach nad lokalizacją Elektrowni Jądrowej w Żarnowcu^[6]. Prognoza bryzy morskiej jest istotna w olimpijskim żeglarstwie wyczynowym. Książka brytyjskich meteorologów Davida Houghtona i Fiony Campbell^[7] 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^[8].

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 i Graves^[9] wprowadzili indeks bryzowy zdefiniowany jako

${\displaystyle \epsilon ={\frac {U^{2}}{c_{p}\Delta T}}}$

gdzie ${\displaystyle c_{p}=1000{\rm {J}}{\rm {K}}^{-1}{\rm {kg}}^{-1}}$ jest ciepłem właściwym przy stałym ciśnieniu, U jest prędkością wiatru a ΔT 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 nie może się rozwinąć^[10].

• 
  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 z powodu braku prądu powrotnego
• 
  Brak bryzy przy brzegu, wiatr gradientowy znad lądu
• 
  Około południa płytka (pionowo) bryza morska rozwija się przy brzegu (wieje ku lądowi), wiatr gradientowy sprzyja powstawaniu komórki powrotnej na wysokości kilkuset metrów
• 
  Około godziny 14 bryza jest skręcona w prawo siłą Coriolisa od kierunku morze – ląd

W literaturze żeglarskiej^[7] podawane są półempiryczne opisy rozwoju bryzy morskiej m.in. w zależności od kierunków przeważającego wiatru (wiatru gradientowego). Według tych opisów wiatry z lądu ku wodzie (1, 2) sprzyjają powstawaniu bryzy morskiej, podczas gdy kierunki (3, 4) powodują osłabienie powstawania 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.

W przypadku wiatru gradientowego 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).