Методы определения основных метеорологических явлений и элементов. Метеорологические элементы и явления
С момента своего возникновения человечество постоянно подвергалось благоприятным или неблагоприятным влияниям атмосферы. К настоящему времени, несмотря на высокий уровень развития, большую защищенность людей от естественных катаклизмов, такие стихийные бедствия, как засуха, наводнения, смерчи наносят потери хозяйственной деятельности людей. Все это вызывает необходимость исследования метеорологических элементов и прогнозирование погоды. Для этого надо иметь знание об использовании исследовательских приемов метеорологических элементов на наземных метеорологических станциях, аэрологических станциях, с помощью самолетов, космических ракет.
◙ Основные положения, которые необходимо знать после изучения данного модуля.
1. знать определение метеорологии и климатологи и главные разделы метеорологии;
2. знать программу наблюдений на метеорологических станциях;
3.знать и уметь использовать метеорологические приборы;
4. знать методы аэрологических наблюдений;
5. знать роль метеорологической службы и Всемирной метеорологической организации.
Проблемная лекция 1 из модуля 1
«ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ МЕТЕОРОЛОГИИ. МЕТОДЫ МЕТЕОРОЛОГИИ
И КЛИМАТОЛОГИИ. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТЕОРОЛОГИИ И КЛИМАТОЛОГИ.
ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ МЕТЕОРОЛОГИИ
Воздушная оболочка, которая окружает земную пулю, называется атмосферой. В атмосфере непрерывно происходят разнообразные физические, химические, биологические процессы, которые изменяют состояние как нижних, так и более высоких слоев атмосферы.
Метеорологией называется наука об атмосфере - воздушной оболочке Земли. Она относится к геофизическим наукам, поскольку в ней, на основе законов физики, изучаются определенные категории физических процессов, присущие Земному шару.
Климатология - это наука о климате, то есть о совокупности атмосферных условий, присущих определенной местности в зависимости от ее географической обстановки.
Климат есть, таким образом, одной из физико-географических характеристик местности. Он влияет на хозяйственную деятельность людей: на специализацию сельского хозяйства, географическое размещение промышленности, воздушный, водный и наземный транспорт. Итак, климатология - собственно говоря, географическая наука.
Основные задачи климатологии – изучение закономерностей формирования климата; исследование факторов, которые приводят к изменению климата; исследование взаимодействия климата с естественными факторами, сельским хозяйством и производственной деятельностью человека.
Климатология тесно связана с метеорологией. Понимание закономерностей климата возможно на основании тех общих закономерностей, каким подчинены атмосферные процессы. Поэтому при анализе причин возникновения разных типов климата и их распределения по Земному шару климатология исходит из понятий и законов метеорологии.
Одной из основных задач метеорологи есть объяснение сущности процессов, которые происходят в атмосфере. Поэтому метеорология может успешно развиваться только в связи с другими науками.
В первую очередь метеорология связана с географией, гидрологией, океанологией, физикой, математикой, химией. Вопрос атмосферных движений, фазовых превращений в атмосфере, температурный и тепловой режим атмосферы изучаются на основе законов гидромеханики и термодинамики. Оптические, электрические, акустические явления изучаются на основе законов физики. В метеорологии широко применяются методы математического моделирования.
Главные разделы метеорологии:
Синоптическая метеорология – наука о погоде и методах ее прогнозирования.
Физика атмосферы – наука, которая изучает термодинамические процессы в атмосфере, ее состав и строение, процессы образования облаков, туманов, осадков; изучает радиационные, оптические, электрические и акустические явления в атмосфере.
Динамическая метеорология – основана на теоретических методах исследования и широко использует аппарат математического моделирования при изучении процессов атмосферной турбулентности, переноса лучистой энергии в атмосфере и т. др.
Можно выделить еще ряд разделов метеорологии, которые развивались несколько более позднее:
агрометеорология – изучает влияние метеорологических условий на объекты и процессы сельскохозяйственного производства;
биометеорология – изучает влияние атмосферных условий на человека и другие живые организмы;
ядерная метеорология – изучает естественную и искусственную радиоактивность атмосферы, распространение в ней радиоактивных примесей, влияние ядерных и термоядерных взрывов на атмосферу;
радиометеорология – изучает влияние метеорологических условий на распространение радиоволн в атмосфере, а также исследует атмосферные процессы с помощью радиолокации.
Основная задача метеорологии – изучение атмосферных явлений за счет накопления данных об изменениях в пространстве и во времени. Конечной целью метеорологии есть отыскание возможностей и конкретных путей управления атмосферными явлениями и изменения их в желательном для нас направлении.
Промежуточные задачи, которые решает метеорология, сводятся к следующему:
получение точных данных, которые характеризуют атмосферные процессы и явления;
объяснение атмосферных процессов и явлений, то есть установление законов, управляющих их развитием;
использование найденных закономерностей для разработки методов прогнозирования атмосферных процессов;
применение найденных закономерностей развития атмосферных процессов для активной борьбы против опасных и вредных метеорологических явлений, для более полного использования сил природы в практической деятельности человека.
Для решения первой задачи в метеорологии широко используется метод наблюдений. На всем земном шаре существуют метеорологические обсерватории, станции и посты, на которых ведутся наблюдения за состоянием атмосферы по всей ее толще. Существуют также самолетные, вертолетные, спутниковые наблюдения. В последнее время все более широко используется экспериментальный метод, который состоит в том, что как в естественных, так и в лабораторных условиях специально создаются или искусственно воссоздаются те или другие атмосферные явления, что позволяет изучить закономерности их развития. Для решения трех последних задач широкое применение получи теоретический метод, основанный на использовании законов физики, термодинамики, гидромеханики, методов математического моделирования. Для решения четвертой задачи успешно практикуется искусственное рассеяние туманов и облаков.
Метеорологические наблюдения делятся на прямые и косвенные.
К прямым относятся непосредственные инструментальные и визуальные наблюдения за метеорологическими характеристиками, например, температурой воздуха, количеством облаков.
К косвенным относятся такие наблюдения, на основании которых получают сведение о других, непосредственно не наблюдаемых характеристиках. Например, при наблюдениях за движением облаков получают сведения о ветре на высотах; по результатам наблюдений за полярным сиянием определяют газовый состав высоких слоев атмосферы и т.д.
Рассмотрим основные метеорологические элементы:
· температура воздуха;
· атмосферное давление;
· влажность воздуха;
· скорость и направление ветра;
· облачность;
· атмосферные осадки;
· метеорологическая дальность видимости (прозрачность атмосферы);
· солнечная радиация и тепловое излучение Земли.
Температура воздуха – важнейшая характеристика теплового состояния воздуха. В метеорологии температуру воздуха принято выражать:
а) в Международной практической температурной шкале (МПТШ), то есть в градусах Цельсия;
б) в градусах Фаренгейта °F.
в) в градусах Кельвина.
T (К) = 273,15 + t °C (2.1)
Атмосферное давление (Р) – это сила, которая действует на единицу поверхности. На практике давление измеряется высотой ртутного столба в мм, вес которой уравновешивает давление атмосферы.
Атмосферное давление впервые измерил итальянский ученый Эванджелиста Торричелли в 1644 году.
Нормальным атмосферным давлением (на уровне моря) принятое значение 760 мм ртутного столба (мм рт. ст.) при температуре 0 градусов Цельсия. Если давление атмосферы, например, 780 мм рт. ст., то это значит, что воздух имеет такое же давление, которое создает вертикальный столб ртути высотой 780 мм. Таким образом, за нормальное атмосферное давление принимают давление столбика ртути высотой 760 мм при 0 °С. Такое давление на практике принят за единицу давления и названо физической атмосферой (атм).
P = ρ · g · h , (2.2)
где ρ – плотность ртути, г/см 3 ; ρ ртути = 13,596 г/см 3 ;
g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с 2 ;
1 атм = 13,6 · 10 3 кг/м 3 · 9,8 м/с 2 · 0,76 г = 1,013 ·10 5 н/м 2 .
В метеорологии давление измеряют в миллибарах (мб) ли гектопаскалях (гПа).
1 мб = 10 2 н/м 2 = 10 7 Дин/см 2
1 гг рт.ст. = 1333,3 Дин/см 2 = 1,33 мб = 1,33 гПа
1 мб = 0,75 мм рт.ст.
Влажность воздуха – это содержание в воздухе водного пара. Характеризуется рядом показателей, которые рассмотрены в лекции № 5.
Скорость и направление ветра. Ветром называют движение воздуха относительно земной поверхности. Направление ветра определяется той точкой горизонта, откуда он дует. Для обозначения направления ветра в метеорологической практике используют 16 румбов. Отсчет ведется от севера через восток. В таблице 2.1 приведен названия и обозначения румбов.
Таблица 2.1 – Названия и обозначение румбов
Название | Сокращенное международное | Сокращенное украинское | Азимут, ° | Румб |
Северный | N (норд) | П | 0 (360) | |
Северо-северо-восточный | NNE (норд-норд-ост) | ППС | 22,5 | |
Северо-восточный | NE (норд-ост) | ПС | ||
Восточно-северо-восточный | ENE (ост-норд-ост) | СПС | 67,5 | |
Восточный | E (ост) | С | ||
Восточно-южно-восточный | ESE (ост-зюйд-ост) | СПдС | 112,5 | |
Юго-восточный | SE (зюйд-вест) | ПдС | ||
Южно-южно-восточный | SSE (зюйд-зюйд-вест) | ПдПдС | 157,5 | |
Южный | S (зюйд) | Пд | ||
Южно-южно-западный | SSW (зюйд-зюйд-вест) | ПдПдЗ | 202,5 | |
Юго-западный | SW (Зюйд-вест) | ПЗ | ||
Западно-южно-западный | WSW (вест-зюйд-вест) | ЗПдЗ | 247,5 | |
Западный | W (вест) | С | ||
Западно-южно-западный | WNW (вест-норд-вест) | ЗПдЗ | 292,5 | |
Северо-западный | NN (северо-западный) | ПЗ | ||
Северо-северо-западный | NNW (норд-норд-вест) | ППЗ | 337,5 |
Скорость ветра принятая выражать в м/с, в некоторых случаях – в км/ч.
Облачность. Облака представляют собой систему капель воды или ледяных кристалликов, тех ли и других вместе, взвешенных в атмосфере на некоторой высоте над земной поверхностью. Совокупность облаков на небесном своде называют облачностью. При наблюдениях за облачностью на метеостанциях определяют количество, форму и вид облаков. Количеством облаков называют степень покрытия небесного свода облаками. Оно определяется визуально по десятибалльной шкале (от 0 до 10 баллов). Один балл означает, что облаками покрытая одна десятая часть небесного свода. Безоблачному небу отвечает 0 баллов, а полному покрытию неба облаками – 10 баллов.
Атмосферные осадки. Атмосферными осадками называют все виды воды в жидком или твердом состоянии, которые выпадает из облаков.
Количество осадков выражается высотой слоя воды в мм, что образовался бы в результате выпадения осадков на горизонтальной поверхности при отсутствии испарения, просачивание и стока, а также при условии, что осадки, выпавшие в твердом виде, полностью растаяли. Интенсивностью осадков называют их количество в мм, которое выпадает за одну минуту.
Метеорологическая дальность видимости – это наименьшее расстояние, на котором наблюдаемый объект под влиянием атмосферной дымки не отличается от окружающего его фона, то есть становится невидимым.
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Результаты взаимодействия некоторых атмосферных процессов, которые характеризуются определенными сочетаниями нескольких метеорологических элементов, называются атмосферными явлениями.
К атмосферным явлениям относятся: гроза, метель, пыльная бурая, туман, смерч, полярное сияние и др.
Все метеорологические явления, за которыми осуществляются наблюдение на метеорологических станциях, разделяются на такие группы:
- гидрометеоры , представляют собой сочетание редких и твердых или тех и других вместе частиц воды, взвешенных в воздухе (облака, туманы), которые выпадают в атмосфере (осадки); которые оседают на предметах возле земной поверхности в атмосфере (роса, иней, гололедица, изморозь); или поднятых ветром с поверхности земли (вьюга);
- литометеоры , представляют собой сочетание твердых (не водных) частичек, которые поднимаются ветром с земной поверхности и переносятся на некоторое расстояние или остаются взвешенными в воздухе (пыльная поземка, пылевые бури и др.);
- электрические явления, к которых належат проявления действия атмосферного электричества, которые мы видим или слышим (молния, гром);
- оптические явления в атмосфере, которые возникают в результате отражения, преломление, рассеяние и дифракции солнечного или месячного света (гало, мираж, радуга и др.);
- неклассифицированные (разные) явления в атмосфере, которые тяжело отнести к какому-нибудь виду, указанного выше (шквал, вихрь, смерч).
Метеорологи́ческие элеме́нты
общее название ряда характеристик состояния воздуха и некоторых атмосферных процессов. К ним относятся параметры, непосредственно измеряемые на метеорологических станциях: давление, тем-ра и влажность воздуха, ветер, облачность, количество и вид осадков, явления погоды (метели, туманы, грозы и пр.). К метеорологическим элементам относятся также продолжительность солнечного сияния; характеристики солнечной радиации; тем-ра и состояние почвы; выс. и состояние снежного покрова и т. д.; подразделения указанных параметров (напр., миним. тем-ра, направление ветра, форма облаков). Кроме того, метеорологическими элементами считаются и некоторые параметры, вычисляемые на основе данных измерений, напр. плотность воздуха, удельная влажность, коэффициент прозрачности атмосферы и т. д.
- - измерение или качественная оценка метеорологии, элементов, отражающих условия погоды. Результаты М. и. служат основой для составления прогнозов погоды, гидрологич...
Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь
- - метеорологи́ческие наблюде́ния измерение и качественная оценка характеристик состояния атмосферы, производимые на метеорологических станциях и постах...
Москва (энциклопедия)
- - метеорологи́ческие элеме́нты общее название ряда характеристик состояния воздуха и некоторых атмосферных процессов...
Географическая энциклопедия
- - характеристики состояния атмосферы и атм. процессов: темп-pa, давление, влажность воздуха, ветер, облачность и осадки, дальность видимости, туманы, грозы и т.д., а также продолжительность солнечного сияния, темп-pa...
Естествознание. Энциклопедический словарь
- - условные знаки, которыми в метеорологии, напр. на специальных картах, обозначают различные метеорологические явления, например: ...
Морской словарь
- - общедоступные, т. е. несекретные, большею частью цифровые шифры, которыми для сокращения телеграмм и радиограмм с метеорологическими, ледовыми и пр. данными пользуются при...
Морской словарь
- - геофизические величины, определяющие собой состояние атмосферы в каждый момент в любом месте...
Морской словарь
- - "... - результаты метеорологических наблюдений на станциях государственной сети наблюдений и автоматических измерений, осуществляемых на железнодорожных станциях, узлах и перегонах.....
Официальная терминология
- - Некоторые явления, тесно связанные с погодой, не поддаются точному измерению; однако указание их может дать иногда важную черту для характеристики и предсказания погоды...
- - разделяются на две большие группы; к первой относятся издания, в которых печатаются наблюдения, ко второй - научные обработки этих наблюдений...
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- - см. Изолинии и Погода, Предсказание погоды...
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- - периодические научные издания, освещающие вопросы метеорологии, климатологии и гидрологии...
- - характеристики состояния атмосферы: температура, давление и влажность воздуха, скорость и направление ветра, облачность, осадки, видимость, а также температура почвы и поверхности воды, солнечная радиация,...
Большая Советская энциклопедия
- - характеристики состояния атмосферы и атмосферных процессов: температура, давление, влажность воздуха, ветер, облачность и осадки, дальность видимости, туманы, грозы и т. д., а также продолжительность солнечного...
Большой энциклопедический словарь
- - условные знаки, которыми обозначают различные метеорологические явления...
- - карты, на которых проведены изотеры, изотермы и изохимены и вообще линии, соединяющие местности с одинаковыми средними данными, касающимися метеорологических явлений...
Словарь иностранных слов русского языка
"метеорологические элементы" в книгах
Метеорологические баллоны
Из книги Русский Бермудский треугольник автора Субботин Николай ВалерьевичМетеорологические баллоны Территория нашей страны покрыта сетью из двухсот аэрологических станций (по данным на 1991 год), откуда три или четыре раза в день запускаются метеорологические радиозонды. Помимо аэрологических, имеется еще более 10 тысяч метеорологических
Метеорологические условия
Из книги Огород. Работа на участке в вопросах и ответах автора Осипова Г. С.Метеорологические условия 602. Что такое агрометеорологические условия?Агрометеорологические условия - сочетание метеорологических условий в определенные периоды времени. Агрометеоусловия различаются в пределах одной области, района, даже небольшой территории. При
Метеорологические станции
Из книги Русские землепроходцы – слава и гордость Руси автора Глазырин Максим ЮрьевичМетеорологические станции 1750 год. М. В. Ломоносов создаёт первую в мире метеорологическую станцию с самопишущими приборами.1860-е годы. По образцу М. В. Ломоносова создают астрономические и метеорологические станции в Архангельске, Коле, Якутске и др., подав Европе и миру
7.1. Метеорологические приспособления
Из книги автора7.1. Метеорологические приспособления Для определения погоды можно использовать высушенный ковыль. Он чутко реагирует на все изменения в атмосфере, при ясной погоде его метелка скручивается в спираль, а при увеличении влажности воздуха распрямляется.При необходимости
Термометры метеорологические
Из книги Большая Советская Энциклопедия (ТЕ) автора БСЭМетеорологические журналы
БСЭМетеорологические организации
Из книги Большая Советская Энциклопедия (МЕ) автора БСЭМетеорологические приборы
Из книги Большая Советская Энциклопедия (МЕ) автора БСЭМетеорологические съезды
Из книги Большая Советская Энциклопедия (МЕ) автора БСЭМетеорологические элементы
Из книги Большая Советская Энциклопедия (МЕ) автора БСЭМетеорологические прогнозы
автора Померанец КимМетеорологические прогнозы Повторим: без циклонов и грозовых фронтов, без резких колебаний атмосферного давления, без штормовых ветров и существенных изменений погоды наводнений не бывает.Точно так же невозможен прогноз наводнения без метеорологического
Метеорологические элементы
Из книги Несчастья невских берегов. Из истории петербургских наводнений автора Померанец КимМетеорологические элементы Неустойчивая погода, грозящая опасностями, напротив, сразу же привлекает внимание к текущим сообщениям о метеорологических характеристиках. Сами специалисты-метеорологи именуют эти характеристики «метеорологическими элементами».Основные
§ 2.6 Элементы описания книги (description). Элементы третьего уровня (информация об авторе)
Из книги Создание электронных книг в формате FictionBook 2.1: практическое руководство автора Кондратович Михаил Иосифович§ 2.6 Элементы описания книги (description). Элементы третьего уровня (информация об авторе)
Элемент first-nameИмя автора книги или документа, а также переводчика.Cинтаксис:
Метеорологические факторы
Из книги Гипертония [Новейшие рекомендации. Методы лечения. Советы специалистов] автора Нестерова Дарья ВладимировнаМетеорологические факторы У людей, которых называют метеозависимыми, при определенных погодных условиях наблюдается ухудшение самочувствия. Особенно сильна восприимчивость к колебаниям температуры воздуха или атмосферного давления у тех, кто периодически испытывает
3.3.4 Метеорологические спутники
Из книги Военные аспекты советской космонавтики автора Тарасенко Максим3.3.4 Метеорологические спутники Метеорологическая обстановка влияет не только на мирную, но и на военную деятельность. Не говоря уже о необходимости учета погодных условий при планировании учебной или боевой деятельности вооруженных сил, наличие или отсутствие
Общие понятия. Основные задачи метеорологии - это изучение процессов изменения метеорологических элементов и явлений в пространстве и во времени, раскрытие физической сущности и закономерностей таких процессов, а также разработка способов прогноза (предсказания) изменений погоды.За условную границу окружающей Землю газовой оболочки - атмосферы - принимается высота 1000 км, на которой еще наблюдаются полярные сияния. Верхний слой атмосферы - ионосфера - отличается повышенной электропроводностью и способностью отражать радиоволны. Ее нижняя граница находится на высоте 70-80 км от поверхности Земли. Ниже ионосферы располагается следующий слой воздуха - стратосфера. Ее нижняя граница находится на высоте 10-12 км от поверхности Земли. Примечательным для стратосферы являются сильные ветры. Обычные метеорологические явления (сильная конвекция, возникновение облаков, выпадение осадков и т. п.) присущи нижнему слою воздуха - тропосфере.
Температура воздуха в тропосфере понижается с увеличением высоты. В нижних слоях тропосферы, до высоты около 1,5 км, температура воздуха убывает в среднем на 0°,5С на каждые 100 м высоты. Изменение температуры воздуха по вертикали характеризуется вертикальным градиентом температуры: при падении температуры с увеличением высоты он имеет положительное значение; при увеличении - отрицательное.
Минимум температуры наблюдается перед восходом Солнца и максимум - около 14 ч. Суточные амплитуды -суточный ход температуры воздуха - над морем при одних и тех же условиях имеют меньшие величины, чем над сушей; обычно они немного больше, чем амплитуда колебания температуры воды - 1,5-2°С. Наибольшая температура над морем наступает в среднем в 12 ч 30 мин. С увеличением широты суточный ход температура воздуха уменьшается. В летние месяцы и в ясные дни он больше, чем в зимние месяцы и в пасмурные дни.
Годовой ход инсоляции и излучения земной поверхности обусловливают годовой ход температуры воздуха; максимум приходится обычно на август; минимум - на февраль (северное полушарие). С увеличением широты до 40° годовой ход возрастает; в высоких широтах он незначителен. В табл. 3 приведено распределение средних температур по параллелям.
Таблица 3
Температуру воздуха на судах измеряют с помощью обычных ртутных термометров, имеющих специальные оправы для защиты их от осадков и воздействия прямых солнечных лучей. Непрерывная регистрация температуры воздуха осуществляется термографом (рис. 107). Чувствительным элементом этого прибора является биметаллическая пластинка, один конец которой закреплен в кронштейне, а другой через систему рычагов соединен со стрелкой, несущей на своем конце перо. Перо касается бумажной ленты, укрепленной на барабане, вращающемся от часового механизма вокруг своей оси. Биметаллическая пластинка изгибается пропорционально величине изменения температуры, а связанное с ней перо воспроизводит на вращающейся ленте линию хода температуры воздуха.Влажность воздуха. Абсолютной влажностью называется вес (q) в граммах водяного пара, содержащегося в 1 м³ воздуха. Количество водяного пара в воздухе чаще выражают величиной его упругости е, выраженной в миллиметрах ртутного столба в миллибарах:
где t - температура по сухому термометру психрометра;
T" - температура по влажному термометру психрометра;
Р - атмосферное давление.
Наибольшая абсолютная влажность наблюдается при наибольшей температуре воздуха: после полудня, в самые теплые месяцы, в наиболее теплых морях.
Рис. 107.
Воздух с максимально возможным при данной температуре содержанием пара называется насыщенным. Давление упругости пара, насыщающего воздух, обозначают Е. Температура, при которой в воздухе с заданной абсолютной влажностью наступит насыщение, называется точкой росы. Разность между упругостью паров, насыщающих воздух при данной температуре, и фактической упругостью паров, содержащихся в воздухе, называется не достатком (дефицитом) насыщения.
Относительной влажностью (r) называется отношение упругости водяного пара, содержащегося в воздухе (абсолютная влажность), к упругости водяного пара, насыщающего воздух при данной температуре, т. е.
С изменением широты относительная влажность меняется незначительно. Суточный и годовой ход относительной влажности обычно противоположен суточному и годовому ходу температуры воздуха. Над морями относительная влажность практически постоянна (80%).
Аспирационный психрометр. Температура и влажность воздуха имеют исключительно важное значение для мореплавания: в соответствии с ними определяют режим вентиляции судовых трюмов в целях сохранной перевозки грузов. Температуру и влажность воздуха определяют с помощью аспирационного психрометра (рис. 108), состоящего из двух одинаковых ртутных термометров т, резервуары р которых находятся в специальных трубках, соединяющихся с центральной трубой ц аспиратора о. Пружинный завод аспиратора позволяет его вентилятору протягивать воздух через центральную трубу так, что во время измерения резервуары обоих термометров постоянно омываются потоком наружного воздуха.
Рис. 108.
Резервуар правого термометра аспирационного психрометра должен быть обернут батистом, перед наблюдением его надо смачивать дистиллированной водой с помощью прилагаемой к прибору пипетки. К прибору прилагается номограмма для определения относительной влажности; пользование такой номограммой подробно изложено в заводской инструкции прибора. Значения температур сухого и смоченного термометров позволяют с помощью специальных Психрометрических таблиц определить абсолютную q, относительную г влажность воздуха, а также точку росы т.
Для определения параметров влажного воздуха могут быть использованы также диаграммы i-d и t-т. Первая применяется в технических расчетах по кондиционированию воздуха помещений, вторая - при расчетах, связанных с микроклиматом грузовых помещений - трюмов, складов и т. д.
Непрерывную запись относительной влажности воздуха получают с помощью волосяного гигрографа, чувствительным элементом которого служит пучок обезжиренных волос. Последние изменяют длину пропорционально изменению относительной влаж- поста воздуха и через систему рычагов приводят в движение индикаторную стрелку с пером. Развертывание показаний прибора по времени осуществляется с помощью часового механизма и барабана, устройство которых аналогично у вышеописанного термографа.
Облака - скопление мельчайших капель или кристаллов льда в высоких слоях атмосферы. В суточном ходе облачности летом наблюдаются два максимума - рано утром и после полудня, зимой - в утренние и ночные часы. Максимума облачность достигает в экваториальной зоне, минимума - в широтах 30-35°. Отсюда она вновь увеличивается, достигая второго максимума в широтах 60-80°, а к полюсу вновь несколько убывает.
Все облака делятся на три класса: нижнего (высота ниже 2 км) , среднего (от 2 до 6 км) и верхнего (высота более 6 км) ярусов.
Облачность измеряется в баллах от 0 до 10, в зависимости от того, сколько десятых частей неба закрыто облаками. Так, например, над Белым морем среднее годовое значение облачности равно 0,8; в Асуане - 0,5 балла.
Осадки. Различают осадки, выпадающие из облаков (дождь, снег, ледяной дождь, снежная крупа, ледяная крупа, град, снежные зерна) и выделяющиеся на поверхности земли и предметов (роса, иней, изморозь, жидкий налет, твердый налет, гололед).
Количество осадков выражается толщиной слоя воды, покрывающего земную поверхность при выпадении осадков, и измеряется в миллиметрах (мм).
Наибольшее среднее годовое количество осадков наблюдается в Черрапунджи (Индия) - 12 665 мм. В Батуми в среднем за год выпадает 2500 мм.
Видимость - предельное расстояние, дальше которого наблюдаемый объект сливается с фоном и становится невидимым. Видимость зависит от прозрачности атмосферы, возрастающей с увеличением широты. Для оценки видимости пользуются специальной шкалой. Шкала горизонтальной видимости приведена в МТ-63, табл. 51.
Туманы - скопление продуктов конденсации водяного пара в близких к поверхности земли слоях воздуха. Различают следующие виды туманов: дымка (размер капелек не превышает 0,0005 мм, а видимость от 1 до 10 км), слабый туман (видимость от 500 м до 1 км), сильный туман (видимость менее 50 м) .
Подробные сведения о туманах, их распределении, суточном и годовом ходе можно найти в соответствующих лоциях.
Атмосферное давление - это давление, создаваемое весом воздуха. Нормальное давление воздуха уравновешивает столб ртути в 760 мм на уровне моря в широте 45° при температуре 0°С. Часто атмосферное давление выражают в миллибарах (1 мб = 0,75лш; 1 мм = 1,33 мб) . Шкалы перехода миллиметров атмосферного давления в миллибары и миллибаров в миллиметры приведены в МТ-63, № 48-а и 48-6 соответственно.
Линии, соединяющие на карте точки с равным атмосферным давлением, называются изобарами, а определяемое расположением изобар распределение давлений на каком-либо горизонтальном уровне - барическим полем. В различных точках определенного горизонтального уровня давление атмосферы может быть различным. Разность таких давлений в сторону наибольшего его падения называется барическим градиентом. Тип падения (или повышения) давления характеризуется системами расположения изобар. Такие системы определяют формы барического рельефа.
Рис. 109.
Атмосферное давление на судах измеряют" барометром-анероидом (рис. 109), чувствительным элементом которого является герметическая тонкостенная металлическая коробка, из которой практически откачан весь воздух. Такая «барометрическая» коробка сжимается либо расширяется («дышит») с изменением атмосферного давления, а ее деформации через систему рычагов фиксируются на специальной шкале с помощью индикаторной стрелки. Правила исправлений показаний барометра-анероида и необходимые для этого таблицы приводятся в прилагаемой к прибору заводской инструкции.
Непрерывная регистрация изменения атмосферного давления осуществляется барографом с помощью пишущего на барабанной ленте пера, приводимого в движение рычагами, связанными с набором спаянных между собой (столбиком) барометрических коробок.
Ветер - горизонтальное передвижение воздуха, вызванное разностью атмосферного давления (рис. 110). Ветер характеризуется направлением, скоростью и силой. На экваторе направление ветра совпадает с барическим градиентом; воздух перемещается от центров высокого давления к центрам низкого давления. Однако к северу и югу от экватора, вследствие влияния силы Кориолиса и центробежной силы, ветер отклоняется от направления градиента вправо в северном и влево в южном полушариях. Таким образом, в северном полушарии, став спиной к ветру, наблюдатель будет иметь низкое давление слева; в южном полушарии соответственно - справа.
Сила ветра зависит от величины барического градиента. Для оценки силы ветра пользуются специальной шкалой Бофорта, приведенной в МТ-63, табл. 49.
На движущемся судне наблюдается кажущийся ветер. Определение направления истинного ветра показано на рис. 111, где:
Рис. 110.
Рис. 111.
V - вектор скорости судна, м/сек;
Vkв b - вектор кажущегося ветра, откладываемый в сторону, противоположную направлению этого ветра, м/сек;
Vнв - вектор скорости истинного ветра, направление которого противоположно направлению действительного ветра, м/сек.
Вместо построения на листе бумаги направление истинного ветра определяют ветрочетом - кругом СМО (рис. 112), значительно упрощающим и ускоряющим решение векторного треугольника.
Скорость ветра на судах измеряют с помощью ручного анемометра (рис. 113). Обращенные в одну сторону четыре полушария заставляют крестовину анемометра вращаться в одну сторону со скоростью, пропорциональной скорости ветра. Вращение крестовины через систему шестеренок передается счетчику оборотов. Количество оборотов крестовины в секунду (обычно среднее за 100 сек) позволяет по специальной шкале, прилагаемой к прибору, определить скорость ветра в метрах в секунду. В суточном ходе скорость ветра с утра возрастает, к вечеру - ослабевает.
В малых и реже в умеренных широтах преимущественно в теплое время года наблюдаются смерч и - вихри большой разрушительной силы с диаметром до 100 м, высотой от 100 до 1000 м, скоростью вращательного движения до 100 м/сек и скоростью поступательного движения до 30-40 км/ч. Продолжительность смерча от нескольких минут до 3-4 ч. Разновидность смерча - торнадос с диаметром до 300 м и скоростью перемещения до 70 км/ч. Очень опасно резкое увеличение ветра от штиля до значительной величины. Такой ветер называется шквалом.
Рис. 112.
Рис. 113.
Пассаты - постоянные ветры, дующие в экваториальной зоне по обе стороны экватора до широты 30°. В северном полушарии направление пассатов от северо-востока, в южном - от юго-востока; скорость 6-8 м/сек (4 балла) . Области пассатов у термического экватора разделены полосой затишья. Области пассатов характеризуются в основном ясной погодой и малым количеством осадков.
Муссоны - ветры, дующие зимой с суши на море, а летом - с моря на сушу. Летние муссоны отличаются влажностью, большой облачностью и осадками, зимние - сухой, ясной и безоблачной погодой. В Индийском океане северо-восточный муссон имеет силу 2-5 баллов, юго-западный достигает силы шторма. Смена муссонов происходит в апреле - мае и в октябре - ноябре.
В отдельных пунктах наблюдаются местные ветры.
Бризы - ветры Приморских побережий, дующие Днем с Моря на сушу, ночью - с суши на море.
Бора - холодный ветер ураганной силы от северо-востока, спускающийся из охлажденных мест вдоль крутых склонов к морю. Наблюдается в Цемесской бухте (Новороссийск) и у северных берегов Адриатического моря.
Фен - теплый сухой ветер, дующий с гор.
Сведения о ветрах на морях приводятся на ежемесячных гидрометеорологических картах и в морских атласах.
Вперед
Оглавление
Назад
№3 . Метеорологические элементы и явления.
Физическое состояние атмосферы в данном месте в конкретное время характеризуется метеорологическими элементами и явлениями.
Большинство физических характеристик атмосферного воздуха являются ме теоэлементами: температура, давление, плотность и влажность, ветер, облачность, дальность видимости и др. Нередко в атмосфере протекают физические процессы, сопровождающиеся резкими изменениями состояния, которые не всегда можно оценить только количественно. Такие физические процессы носят название метеорологических явлений: осадки, туманы, грозы, оптические и электрические явления, пыльные и песчаные бури, смерчи, метели и т. п.
Совокупность метеоэлементов и явлений, определяющих физическое состояние атмосферы в определенный момент времени в конкретном районе, называется погодой.
Метеорологические элементы и явления оказывают существенное влияние как на безопасность мореплавания, так и на использование технических средств судовождения и экономические показатели морских перевозок.
Температура воздуха. Для нужд мореплавания температура воздуха измеряется в градусах международной метеорологической шкалы (ММШ) или шкалы Цельсия (t°С). В Гидрометеорологических очерках лоций температура воздуха иногда дается в градусах шкалы Фаренгейта. Соотношение между этими двумя шкалами выражается формулой:
t°C=5/9(t°F-32)
Атмосферное давление.
Любой слой атмосферного воздуха, находящегося в
состоянии покоя,
испытывает давление, равное массе всего вышележащего объёма. Восходящие движения в атмосфере будут уменьшать
это давление, а нисходящие - увеличивать. Единицами
атмосферного давления являются мм.рт.ст. и гПа. Между этими единицами существует соотношение:
Влажность воздуха. Нижние слои атмосферы всегда и в любой точке Земли содержат в том или ином количестве водяной пар. Влагосодержание в воздухе колеблется в пределах от 0,3 до 4% (по объему) и характеризуется несколькими величинами.
Ветер - горизонтальная составляющая движения атмосферного воздуха. Ветер характеризуется направлением и скоростью. Направление ветра оценивается вградусах круга по часовой стрелке или в румбах (1/16 круга = 22.5 º: N. NNE, NE, ЕХЕ и т. д.). Направление - это угол между направлением на север (N, 0°) и точкой горизонта, откуда дует ветер, т. е. ветер«дует в компас». Скорость ветра измеряется в м/с или уз., а иногда в баллах по 12-бальной шкале Бофорта: 0 соответствует скорости ветра 0 м/с (штиль), а 12 баллов – урагану (>29м/с). На движущемся судне измеряется кажущийся (W) ветер, который является векторной суммой истинного (U) и курсового (Vc) ветров. Курсовой ветер равен по величине скорости судна, а по направлению противоположен ему. Направление и скорость истинного ветра определяются либо с помощью круга СМО, либо графически.
Облачность. Наблюдения за облаками заключаются в определении общего количества облаков, количества облаков нижнего яруса, высоты нижней границы этих облаков, а также их формы (внешнего вида) согласно международной классификации. Количество облаков определяется по 10 - бальной шкале как степень (в десятых долях) покрытия видимой части небосвода. Отдельно определяется количество общей облачности и количества нижнего яруса.
Видимость . От степени прозрачности атмосферы зависит дальность обнаружения объектов и линии горизонта в море. Дальность видимости измеряется в метрах, кабельтовых, километрах, милях или баллах (цифрах) международного метеорологического кода.