Метеорология и климатология

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Пассаты и антипассаты. Погода пассатов

туман метеорологический тропический гидрометеостанция

Пассаты:

Устойчивые ветры восточной четверти, дующие в течение всего года над океанами на обращенной к экватору периферии субтропических антициклонов в каждом полушарии, называют пассатами.

Скорость пассатных ветров у земной поверхности составляет в среднем 5-8 м/с. На земном шаре эти системы ветров наиболее устойчивы: с вероятностью 80-90% их можно встретить в любой момент года, а не только на средних картах. Субтропические антициклоны вытянуты по широте. Поэтому на их обращенной к экватору периферии изобары проходят почти параллельно широтным кругам и, следовательно, пассаты над уровнем трения должны иметь восточное направление. На востоке субтропического антициклона к восточной составляющей ветра присоединяется еще направленная к экватору составляющая, а на западе - составляющая, направленная от экватора.

В слоях, близких к земной поверхности, где действует силы трения, ветер отклоняется от изобар на некоторый угол в сторону низкого давления. Это значит, что на южной периферии субтропического антициклона в Северном полушарии у земной поверхности вместо восточных ветров наблюдаются северо-восточные; аналогично, на северной периферии субтропического антициклона в Южном полушарии у земной поверхности наблюдаются юго-восточные ветры. Иначе говоря, вследствие трения пассаты получают дополнительные составляющие, направленные к экватору. Пассаты Северного полушария часто, поэтому называют северо-восточными, а пассаты Южного полушария - юго-восточными. Однако эти направления пассатов характерны только вблизи земной поверхности, и не для всей области пассатов, а для тех ее частей, где изобары субтропического антициклона вытянуты по широте.

Субтропические антициклоны над океанами очень хорошо выражены на многолетних средних картах. На ежедневных картах видно, что это не постоянно существующие антициклоны. На самом деле антициклоны здесь возникают, перемещаются, исчезают. Но антициклоны в субтропиках абсолютно преобладают над циклонами. Поэтому на многолетних средних картах и создаются субтропические центры действия с высоким давлением.

На климатологических картах над каждым океаном в каждом полушарии расположено по одному антициклону. На ежедневных картах их бывает больше - часто два, иногда три над каждым океаном; над южным Тихим океаном - до четырех.

Распределение давления в тропиках день ото дня меняется мало. Поэтому направление пассатов отличается большой устойчивостью. Но все же, поскольку субтропические антициклоны день ото дня перемещаются, направления пассатных ветров также, в общем, подвержены некоторым изменениям. Допустим, что над океаном располагается не один, а два субтропических антициклона или более. При их перемещении с запада на восток место наблюдения переходит сначала в тыл первого антициклона, потом в переднюю часть второго. При этом пассат меняет северо-восточное направление на восточное и юго-восточное, затем снова на северо-восточное. Кроме того, внутри пассатов возникают атмосферные волны, которые могут приводить к изменениям направления пассатов. Однако колебания направления находятся в пределах восточного квадранта.

Антипассаты:

Вертикальная мощность пассатов увеличивается к экватору. Под 20-й параллелью она равна 2-4 км. Вблизи экватора, особенно в летнем полушарии, восточные ветры пассатов сливаются с восточными воздушными течениями внутритропической зоны конвергенции, которые здесь захватывают всю тропосферу и стратосферу.

Ветры над пассатами имеют преобладающее западное направление, т. е. такое же, какое господствует в средней и верхней тропосфере во внетропических широтах.

Западные ветры над пассатами называются антипассатами. Прежде считали, что антипассаты дуют строго противоположно приземному направлению пассатов, т. е. в Северном полушарии с юго-запада, а в Южном - с северо-запада. Наблюдения этого не подтвердили. Антипассаты - вообще западные ветры, такие же, как и в более высоких широтах на тех же уровнях. В западном потоке обычно развиваются волнообразные возмущения, которые и определяют меридиональные составляющие. Наблюдения показывают, что меридиональные составляющие ветра могут иметь на различных меридианах противоположные направления, например на 200 з.д. южное, а на 400 з.д. - северное. Если усреднить эти переносы по всему земному шару, то в верхней половине тропосферы будут преобладать составляющие, направленные от экватора к высоким широтам.

Погода пассатов:

В нижнем слое пассатов воздух вследствие влияния трения течет с составляющей, направленной к экватору. На восточной периферии каждого субтропического антициклона эта составляющая, направленная к экватору, значительно усиливается уже независимо от трения. Здесь в субтропики поступают относительно холодные воздушные массы из умеренных широт. Двигаясь на все более теплую поверхность моря, пассатное течение в нижних слоях приобретает неустойчивую стратификацию. Устанавливаются большие вертикальные градиенты температуры, часто превышающие сухоадиабатический в нижних сотнях метров, и развивается оживленная конвекция со скоростями восходящих токов порядка 2,5-4 м/с и с образованием кучевых облаков.

Конвекция не достигает больших высот. Уже на высотах 1200-2000 м в области пассатов обнаруживается задерживающий слой в несколько сотен метров толщиной с инверсией температуры или, по крайней мере, с изотермией. Эта пассатная инверсия образуется при оседании воздуха, характерном для всякого хорошо развитого антициклона не только в тропиках. Инверсия и задерживает развитие конвекции на сравнительно низком уровне. Облака не получают большого вертикального развития, нередко принимают характер слоисто-кучевых и не достигают уровня оледенения, который в тропиках, лежит выше 5 км. Поэтому из облаков, как правило, не выпадает осадков. В исключительно редких случаях из пассатных кучевых облаков могут выпадать незначительные мелкокапельные и очень кратковременные дожди, обусловленные взаимным слиянием капель без посредства ледяной фазы.

2. Типы и условия образования туманов

Воздух часто, кажется нам, замутнен вследствие наличия в нем различных продуктов конденсации. Эти продукты рассеивают свет и приводят к ухудшению видимости. Метеорологической дальностью видимости воздуха называется расстояние, на котором на фоне неба в светлое время различить черное тело с угловыми размерами не менее 20 угловых минут.

Если помутнение воздуха незначительно (дальность видимости 1-10 км), то такое явление называют дымкой. Как правило, дымка наблюдается у земной поверхности. Если рассеивающие частицы меньше, чем длина световых волн, т.е. радиусом в десятые доли миллиметра, то дымка окутывает отдаленные предметы синей вуалью. Белым предметам он придает желтизны. Если сильное помутнение и уменьшение видимости вызвано не продуктами конденсации, а твердыми частицами, то это явление называется мглой. Мгла особенно часто возникает в результате эрозии почв и пылевых бурь в пустынях и степях, а также в результате задымления воздуха при лесных пожарах и над промышленными городами.

Если продукты конденсации при их большей концентрации у земной поверхности уменьшают дальность видимости менее 1 км и приводят к сильному помутнение воздуха, то такое явление называют туманом. Туманы, при положительных температурах составленные из отдельных капель, размеры которых составляют 2-5 мкм. При отрицательных температурах до -10 ... -15 ° C туманы составлены переохлажденными каплями и мелкими кристаллами.

Важной характеристикой туманов является их водность - масса воды, содержащейся в 1 м куб облачного воздуха. Водность туманов изменяется от 0,001 г / м куб до 1,5-2,0 г / м куб. Чем выше температура воздуха, тем выше вероятность большей водности тумана.

Виды туманов и условия их образования:

Туман образуется в том случае, если у земной поверхности создаются благоприятные условия для конденсации водяного пара. Необходимые для этого ядра конденсации существуют в атмосфере всегда. Приближение к состоянию насыщения происходит преимущественно в результате охлаждения воздуха. Второстепенную роль играет увеличение влажности воздуха вследствие испарения с теплой поверхности в холодный воздух.

В зависимости от этих причин туманы по происхождению (генезису) делят на две основные группы:

1. Туманы охлаждения.

2. Туманы испарения.

Туманы охлаждения:

Охлаждение воздуха у земной поверхности происходит при разных условиях. Во-первых, при перемещении воздуха с более теплой подстилающей поверхности на более холодную. Туманы, которые при этом возникают, называют адвективными. Во-вторых, при радиационном охлаждении подстилающей поверхности. Воздух при этом охлаждается главным образом от земной поверхности. Туманы, которые при этом, называют радиационными. В-третьих, при взаимодействии этих двух факторов. Туманы в таком случае называют адвективно-радиационными.

Адвективные туманы образуются при поступлении теплого и влажного воздуха на относительно холодную подстилающей поверхности. Чаще всего такие туманы образуются на периферии длительно существующих антициклонов. Продолжительность их несколько суток, вертикальная протяженность - сотни метров. Дополнительной причиной поддержания существования таких туманов является инверсии оседания. Возникают они при значительных скоростях ветра, поэтому в них может происходить коагуляция капель и туманы могут иметь моросящий характер.

Радиационные туманы:

Различают два типа: приземные и высокие. Приземные туманы наблюдаются только над сушей в ясные и тихие ночи. Они связаны с ночным радиационным охлаждением почвы или снежного покрова. Вертикально они распространяются только на десятки метров. Эти туманы возникают в слое приземной инверсии и после восхода Солнца исчезают вместе с ней. Высокие радиационные туманы могут наблюдаться на суше и на высоте нескольких сотен метров в устойчивых антициклонах в холодное время года. Это результат постепенного, день за днем, охлаждения воздуха в нижних слоях антициклона.

Туманы испарения.

Туманы испарения образуются в холодный период года над открытыми водоемами, когда водяной пар, поступающий с поверхности воды, имеет более высокую температуру, чем температура воздуха. В результате ее охлаждения происходит ее конденсация и образуется туман. Наблюдается над реками, озерами, открытыми водоемами; благоприятными для образования тумана испарения являются малые скорости ветра, не превышающие 1-2 м/с.

Туманы перечисленных типов является внутримассовыми, т.е. возникают внутри воздушной массы, независимо от фронтов. Однако наблюдаются также туманы, связанные с фронтами. К ним относится один из видов туманов испарения - Фронтальный туман.

В крупных промышленных городах возможно образование особого вида городских туманов - смогов, когда конденсация начинается при относительной влажности 85-90%. Причиной являются высокие концентрации аэрозолей, которые выступают ядрами конденсации и инициируют образование тумана.

3. Всемирная метеорологическая организация

Всемирная Метеорологическая Организация (ВМО) является специализированным учреждением Организации Объединенных Наций и авторитетным источником информации системы ООН по вопросам состояния и поведения атмосферы Земли, ее взаимодействия с океанами, образуемого климата и возникающего распределения водных ресурсов.

Членский состав ВМО насчитывает 191 стран-членов и территорий (по состоянию на 1 января 2013 г.). ВМО берет свое начало от Международной Метеорологической Организации (ММО), которая была основана в 1873 г. Учрежденная в 1950 г., ВМО стала специализированным учреждением Организации Объединенных Наций в области метеорологии (погода и климат), оперативной гидрологии и смежных геофизических наук в 1951 г.

Поскольку погода, климат и водный цикл не знают государственных границ, международное сотрудничество в глобальном масштабе является чрезвычайно важным для развития метеорологии и оперативной гидрологии, а также для получения выгод от их применения. ВМО предоставляет структуру для такого международного сотрудничества.

Со времени своего основания ВМО играет уникальную и влиятельную роль в содействии безопасности и благосостоянию человечества. При руководстве со стороны ВМО и в рамках программ ВМО национальные метеорологические и гидрологические службы вносят существенный вклад в защиту жизни и имущества от стихийных бедствий, сохранение окружающей среды и расширение экономического и социального благополучия всех сегментов общества в таких областях, как продовольственная безопасность, водные ресурсы и транспорт.

ВМО поощряет сотрудничество в учреждении сетей для осуществления метеорологических, климатологических, гидрологических и геофизических наблюдений, а также для обмена соответствующими данными и для их обработки и стандартизации, и оказывает содействие в передаче технологий и осуществлении подготовки кадров и исследовательской деятельности. Она также укрепляет взаимодействие между национальными метеорологическими и гидрологическими службами своих стран-членов и способствует применению метеорологии в государственных метеорологических службах, сельском хозяйстве, авиации, судоходстве, окружающей среде, водных аспектах и для смягчения последствий стихийных бедствий.

ВМО способствует свободному и неограниченному обмену данными и информацией, продукцией и услугами в реальном или близком к реальному масштабе времени по вопросам, касающимся безопасности и охраны общества, экономического благосостояния и защиты окружающей среды. Она вносит вклад в формулирование политики в этих областях на национальном и международном уровнях.

В случае опасных явлений, связанных с погодой, климатом и водой, являющихся причиной около 90 % всех стихийных бедствий, программы ВМО предоставляют жизненно важную информацию для выпуска заблаговременных предупреждений, позволяющих спасать жизни и уменьшать ущерб, наносимый имуществу и окружающей среде. ВМО также вносит вклад в сокращение воздействий бедствий антропогенного характера, таких как бедствия, связанные с химическими или ядерными авариями, а также лесных пожаров и вулканического пепла. Исследования показали, что, кроме неоценимой пользы для благополучия человека, каждый доллар, инвестированный в метеорологическое и гидрологическое обслуживание, приносит экономическую выгоду, во много раз превышающую инвестицию, нередко в десять или более раз.

ВМО играет ведущую роль в международных усилиях по мониторингу и защите окружающей среды посредством своих программ. В сотрудничестве с другими учреждениями системы ООН и национальными метеорологическими и гидрологическими службами ВМО оказывает поддержку осуществлению ряда конвенций по окружающей среде и играет важную роль в предоставлении консультаций и оценок правительствам по соответствующим вопросам. Такая деятельность вносит вклад в обеспечение устойчивого развития и благополучия наций.

4. Тропическая и внетропическая циркуляция

Сущность общей циркуляции атмосферы. Общей циркуляцией атмосферы называют совокупность воздушных течений большого масштаба, соизмеримых с большими частями материков и океанов. Она представляет собой сложную и постоянно меняющуюся систему воздушных течений. Разнообразие проявлений общей циркуляции атмосферы зависит главным образом от постоянно возникающих в ней огромных волн и вихрей, по-разному развивающихся и перемещающихся. Однако в общей циркуляции атмосферы можно подметить устойчивые особенности, повторяющиеся из года в год. Такие особенности хорошо выявляются за большой промежуток времени, при котором ежедневные возмущения циркуляции сглаживаются.

Течения общей циркуляции в большей части тропосферы направлены почти по изобарам. Только в слое трения и вблизи экватора, где сила Кориолиса близка к нулю, направление ветра сильно отклоняется от изобар в сторону низкого давления.

Зональность в распределении давления обусловливает и зональность воздушных течений (рис. 1). Однако циклоническая деятельность и неравномерное нагревание суши и моря существенно нарушают зональность. Последняя проявляется только в преобладании широтных составляющих ветра над меридиональными.

Зональность общей циркуляции атмосферы возрастает с высотой, так как с высотой ослабевает сила трения, циклоническая деятельность и тепловые различия между сушей и морем.

Отклонения от строгой зональности играют в общей циркуляции исключительно важную роль. Как бы ни были невелики меридиональные составляющие в общей циркуляции, но именно за их счет происходит обмен воздуха и тепла между высокими и низкими широтами Земли.

Тропическая циркуляция. Следствием тропической циркуляции атмосферы является система сравнительно постоянных ветров у земной поверхности -- пассатов, тропических муссонов и тропических циклонов.

Пассаты -- это устойчивые в общем восточные ветры умеренной скорости (5--8 м/сек), дующие на обращенной к экватору стороне субтропической зоны высокого давления в каждом полушарии (рис. 2).

В слоях у земной поверхности, где действует трение, ветер отклоняется от изобар на некоторый угол в сторону низкого давления. Поэтому в таких случаях вместо восточных ветров получаются северо-восточные или юго-восточные в зависимости от полушария.

Вертикальная мощность пассатов растет от нуля вблизи центров субтропических антициклонов до всей толщи тропосферы вблизи экватора.

Муссоны -- это устойчивые воздушные течения с сезонной сменой направления ветра. Устойчивость муссонов связана с устойчивым распределением атмосферного давления в течение сезона, а их смена -- с изменением в распределении давления от сезона к сезону (рис. 3).

Основной причиной возникновения тропических муссонов является различное нагревание полушарий в течение года. Если по обе стороны от экватора находится океан, то сезонные смещения невелики, и муссоны не получают особого развития, как, например, над Тихим океаном. Но над материками (например, над Африкой) распределение давления меняется от января к июлю очень сильно, что и приводит к тропическим муссонам. Особенно мощные тропические муссоны в бассейне Индийского океана объясняются тем, что сезонные изменения температуры полушарий здесь усилены влиянием огромного материка Азии к северу от экватора, прогретым летом и охлажденным зимой.

Преобладание переноса воздуха зимой с материка на океан и летом с океана на материк приводит к важным особенностям погоды и климата тропических муссонов. Дождливый сезон совпадает с летним муссоном, а сухой сезон -- с зимним муссоном.

В некоторых случаях возникают сильные тропические возмущения, сопровождающиеся ураганными ветрами. Такие возмущения называются тропическими циклонами (рис. 4). Районы их возникновения лежат между 20 и 5° широты в каждом полушарии. У экватора тропические циклоны наблюдаются редко, так как отклоняющая сила вращения Земли здесь слишком мала или равна нулю. Тропические циклоны возникают только над морем; если возникший циклон попадает на сушу, он быстро затухает в связи с увеличенным трением и соответствующим увеличением тока воздуха внутрь циклона в нижних слоях.

Развитие циклона связано с мощным подъемом нагретого и влажного воздуха над большой площадью океана. Воздух в циклоне втягивается внутрь и поднимается вверх, а в высоких слоях вытекает из циклона, что поддерживает в нем дефицит влажности.

Возникший циклон перемещается в общем с востока на запад, т. е. в направлении общего переноса воздуха в приэкваториальной зоне. При этом он отклоняется к высоким широтам (например, в северном полушарии движется к северо-западу) (рис. 5).

Давление в центре циклона падает до 885 мб, диаметр его несколько сотен километров, скорость ветра в нем достигает 20-- 50 м/сек, а отдельные порывы до 100 м/сек. В тропическом циклоне образуется почти сплошное гигантское грозовое облако; выпадают сильные ливневые осадки.

Тропические циклоны вызывают сильное волнение в море, угрожающее катастрофой. Плоские берега, вблизи которых проходит циклон, иногда затапливаются гигантскими волнами, что приводит к огромным разрушениям и человеческим жертвам.

Внетропическая циркуляция. Особенностью атмосферной циркуляции во внетропических широтах является постоянное возникновение, развитие и перемещение крупномасштабных атмосферных возмущений с пониженным и повышенным давлением -- циклонов и антициклонов. Преобладающий западный перенос представляет результат совокупного действия возникающих здесь атмосферных возмущений. Муссонная циркуляция имеет подчиненное значение.

В течение года во внетропических широтах каждого полушария возникают многие сотни циклонов. Хорошо развитый циклон может иметь в поперечнике две -- три тысячи километров (см. рис. 4). Вертикальная мощность циклона увеличивается по мере его развития. В глубоких циклонах давление понижается до 950 мб, а минимальное наблюдавшееся -- до 923 мб. Ветры иногда достигают штормовых скоростей на больших территориях, особенно в южном полушарии. Отдельные порывы ветра могут достигать 60 м/сек.

Жизнь циклона продолжается несколько суток. В первой половине существования циклон углубляется, во второй -- заполняется и затухает, так как холодный фронт постепенно нагоняет теплый фронт и смыкается с ним (рис. 6). В некоторых случаях циклон существует долго, особенно если он объединяется с другими циклонами, образуя одну общую глубокую, обширную и малоподвижную область низкого давления, так называемый центральный циклон (рис 7).

Циклоны обычно перемещаются в направлении общего переноса воздуха в средней и верхней тропосфере, т. е. с запада на восток. Но в их движении имеется составляющая, направленная к высоким широтам. Поэтому наиболее глубокие циклоны наблюдаются в субполярных широтах: в северном полушарии -- на севере Атлантического и Тихого океанов (исландская и алеутская депрессии центральных циклонов), в южном полушарии -- вблизи Антарктиды. Скорость перемещения циклона 30--40 км/час, в отдельных случаях 80 км/час и более.

Циклонические области характеризуются увеличенной облачностью и осадками. В передней части циклона осадки обложные, в тыловой части -- ливневые.

Между циклонами возникают и развиваются подвижные антициклоны. Их размеры и скорости движения примерно такие же, как в циклонах, но в поздней стадии развития антициклоны чаще, чем циклоны, принимают малоподвижное состояние и могут сохраняться в нем по многу дней. В перемещении антициклонов имеется составляющая, направленная к низким широтам. Поэтому происходит накопление антициклонов в субтропических зонах высокого давления (см. рис. 7). Зимой также происходит развитие, накопление и усиление антициклонов над охлажденными материками умеренных широт, особенно над Азией.

По мере развития антициклона мощные слои в нем медленно «оседают», что приводит к их нагреванию. В связи с этим воздух удаляется от насыщения и преобладает малооблачная и сухая погода. При ясной погоде зимой в антициклоне земная поверхность будет сильно выхолаживаться излучением, а от нее будут выхолаживаться и прилегающие слои воздуха. Барические градиенты и ветры во внутренних частях антициклонов обычно слабые; у поверхности земли нередки штили.

В тылу каждого циклона серии холодный полярный воздух проникает всё дальше в низкие широты. Тропический воздух продвигается в передних частях развивающихся циклонов в высокие широты. Таким образом, при посредстве циклонов и антициклонов происходит обмен воздухом между низкими и высокими широтами Земли.

Между субполярными областями скопления циклонов и субтропическими областями скопления антициклонов в пределах верхней тропосферы и нижней стратосферы может образовываться зона резких изменений температуры и давления - высотная фронтальная зона. Здесь возникают воздушные потоки очень большой скорости (порядка 50-100 м/с), которые называются струйными течениями. Их протяжённость - тысячи километров, ширина - сотни километров.

Там, где распределение давления в течение сезона обладает достаточной устойчивостью и где оно резко меняется от сезона к сезону, возникают внетропические муссоны.

Местные ветры. Местными называют ветры, характерные для определённых географических районов. В одних случаях они возникают в результате местных обострений общей циркуляции атмосферы, в других связаны с влияние рельефа на общую циркуляцию, иногда являются проявлением местной циркуляции.

К первой категории относятся сильные ветры разной природы. Например, при прохождении средиземноморских циклонов над северной Африкой могут возникать сильные жаркие ветры. Их появление связано с сильным прогреванием нижнего слоя воздуха над пустыней и увеличением градиента в связи с этим. Обычно это сухие, пыльные шквалистые ветры, но иногда сопровождаются грозами. В разных районах они отражают местные особенности синоптической ситуации и имеют местные названия: сирокко в Алжире, самум в Аравии, хамсин в Египте.

Ко второй категории относятся порывистые ветры, возникающие в тех случаях, когда воздушные течения общей циркуляции атмосферы пересекают горные хребты. Примером такого ветра является фен. Температура воздуха при фене сильно повышается; относительная влажность резко падает. Продолжительность фена от нескольких часов до нескольких суток, скорость до 20 м/сек. Фен может возникнуть в том случае, если воздушное течение общей циркуляции пересекает хребет достаточной высоты. С подветренной стороны воздух оттекает от хребта; создаётся разряжение, вследствие которого воздух выше лежащих слоёв засасывается вниз в виде нисходящего ветра. Воздух, опускающийся по склонам гор, нагревается по сухоадиабатическому закону, т. е. на один градус на каждые 100 м спуска, так как он удаляется от точки насыщения. Поэтому он придет к подножью склона, имея более высокую температуру, чем температура воздуха, ранее занимавшего подножье.

Фены наблюдаются в Альпах, на Западном Кавказе (Теберда, Кутаиси), на южном берегу Крыма и в других местах.

К третьей категории относятся ветры с суточной сменой направления и небольшой скоростью: бризы и горнодолинные.

Бризы дуют днем с моря на сушу, ночью с суши на море. Они распространяются в глубь суши или моря на десятки километров и захватывают слой в несколько сотен метров и даже до 2 км. Бризы связаны с суточным ходом температуры поверхности суши и моря. Днем суша нагрета больше, чем море. Поэтому изобарические поверхности над сушей приподнимаются сравнительно с морем и на высоте создается горизонтальный барический градиент, направленный в сторону моря. Происходит отток воздуха по направлению градиента. Так как движение развивается в течение короткого времени, то отклоняющая сила вращения Земли не может уравновесить барический градиент: движение направлено с большой составляющей, поэтому внизу устанавливается барический градиент, направленный с моря на сушу, а с ним и соответствующий перенос воздуха в нижнем слое. Обратные условия будут ночью, когда суша охлаждается и становится холоднее моря. Перенос воздуха внизу будет с берега на море.

Горно-долинные ветры днем дуют вверх по долине и по склонам гор, ночью в обратном направлении. Вертикальная мощность их измеряется километрами. Днем склоны гор нагреты сильнее воздуха. Поэтому воздух в непосредственной близости к склону нагревается сильнее, чем воздух, расположенный дальше от склона, и в атмосфере устанавливается горизонтальный градиент температуры, направленный от склона в свободную атмосферу. Более теплый воздух у склона начинает подниматься по склону вверх. Подъем воздуха приводит к усиленному образованию облаков на склонах. Ночью при охлаждении склонов условия меняются на обратные, и воздух стекает по склонам вниз.

5. Наземные гидрометеостанции. Обледенение самолетов

Гидрометеорологической станцией можно назвать любое место, где на протяжении длительного времени (годы) производятся простейшие гидрометеорологические наблюдения (над ветром, облачностью, температурой и влажностью воздуха, атмосферным давлением, явлениями погоды). Метеостанция, предназначенная для определения прогнозов погоды и создания соответствующих карт с целью обслуживания судоходства.

На метеорологическом пункте, в отличие от метеостанции, наблюдения носят не регулярный характер (месяцы, недели). Хотя метеорологические наблюдения, проведенные на метеорологическом пункте весьма ценны.

Метеорологический пост развертывается в совершенно произвольном месте, на весьма ограниченное время (часы, редко несколько дней), как правило, на метеопосту наблюдения производятся с целью решения ограниченной задачи.

Дальнейшее описание будет касаться, прежде всего, гидрометеорологической станции, однако все нижеприводимые положения можно отнести, как к гидрометеорологическому посту, так и к метеорологическому пункту.

Гидрометеостанция должна, по возможности, располагаться на открытой местности, где доступна обозрению большая часть горизонта. Вдали от домов и отдельно стоящих деревьев, так как они могут повлиять на показания термометров, исказить направление и скорость ветра, а так же повлиять на количество собранных осадков.

Иногда при «наблюдении из форточки» термометры и прочие приборы размещаются за окном квартиры, что, к сожалению, искажает полученные результаты. По этой причине в кратких сведениях о метеорологической станции необходимо указать сторону света, на которой размещены метеорологические приборы.

Кроме того, метеорологическая станция должна находить в одной из точек метеорологической сети или, по меньшей мере, в районе одной из них.

На гидрометеостанции проводятся визуальные и инструментальные наблюдения за состоянием атмосферы, при этом всегда следует стремиться к полностью инструментальным наблюдениям, как над свойствами погоды, атмосферное давление, температура и влажность воздуха, так и над явлениями погоды, ветер, облака и количество облачности осадки.

Барометр. В первую очередь на метеостанции необходимо иметь барометр, демонстрирующий текущее атмосферное давление. Барометр должен находить в помещении, вдали от нагревательных приборов, на него не должны падать прямые солнечные лучи, так как это может вызвать искажения в показаниях прибора. В сведениях о метеорологической станции ее высота над уровнем моря указывается по высоте установки барометра.

Гигрометр и психрометр. Метеорологическая станция оснащается гигрометром и психрометром. При этом гигрометр предпочтительнее, так как в отличие от психрометра гигрометр может работать круглый год. Психрометр позволяет производить более точные наблюдения за относительной влажностью воздуха, однако психрометр работоспособен, исключительно в теплое время года температура воздуха устойчиво переходит через ноль. При этом следует проводить совместные измерения влажности воздуха по психрометру и гигрометру, с целью определения поправки гигрометра, приводящей его показания к показаниям психрометра. Гигрометр и психрометр устанавливают в защищенном, от прямых солнечных лучей и осадков, месте (в будке) на высоте 2 метров над землей вдали от строений и деревьев.

При наблюдениях «из форточки» не всегда возможно выполнить все требования по установке гигрометра, психрометра и термометра. В этом случае следует устанавливать приборы на северной стороне здания.

Флюгер. Желательно чтобы на метеостанции был установлен флюгер, для определения направления, а в том случае если он оснащен анемометром, и скорости ветра. Флюгер устанавливается на высоте 10 метров, допускается установка на высоте 2 и 5 метров над землей. Место для установки выбирают открытое действию ветра всех направлений, минимальное расстояние от флюгера до предметов, могущих повлиять на скорость и направление ветра равно 10 их высотам.

Если наблюдения «проводятся из форточки», что весьма распространено, то направление ветра определяется по дымовым факелам, флагам, а скорость оценивается по шкале Бофорта.

Осадкомер. На метеорологической станции и метеорологическом пункте, но не на метеорологическом посту должен быть установлен осадкомер, для сбора и измерения выпавших осадков. Осадкомер должен быть удален от деревьев высоких стен и.т.п., чтобы он не был заслонен при косом выпадении дождя или снега, и чтобы в осадкомер не сметало снег с близ лежащих предметов, прежде всего с крыш. Расстояние от осадкомера до зданий и деревьев должно превышать их высоту в 3…5 раз.

В том случае если установить осадкомер не представляется возможным, как это часто бывает при «наблюдении из форточки», то следует ограничить качественным описание осадков, сила и характер.

5.1 Обледенение самолётов

Обледенение самолёта, опасное явление, ухудшающее аэродинамические характеристики и лётные качества самолёта, его устойчивость и управляемость, увеличивающее лобовое сопротивление; оледенение самолёта может нарушить работу двигателей, навигационных приборов и радиосвязь и привести к катастрофе. Различают оледенение самолёта в полёте и наземное. Первое возникает главным образом при столкновении самолёта с переохлажденными водяными каплями облаков и осадков и их последующем замерзании. Толщина слоя льда на некоторых деталях самолёта может достигать 10 см и более.

Характер отложения льда при оледенение самолёта в полёте, его форма, структура, интенсивность образования определяются размерами и концентрацией капель, а также процессами теплообмена обледеневающей поверхности. Чем мельче капли и чем ниже скорость полёта, тем легче капли увлекаются потоком воздуха, обтекающего самолёт, и, следовательно, тем меньшая их доля сталкивается с самолётом. Чем выше температура воздуха и скорость потока, больше размеры и концентрация капель, тем более оптически однороден и прозрачен слой льда и более неровна и бугриста его поверхность, что приводит к заметному ухудшению условий обтекания несущих плоскостей (крыльев) самолёта. Оптическая однородность при этом связана с тем, что процесс намерзания льда проходит под тонкой плёнкой воды, не успевающей замерзнуть до осаждения следующих капель. При низких температурах и малых концентрациях капель нарастает гладкий (и, следовательно, менее опасный) лёд, который благодаря наличию воздушных включений непрозрачен и часто имеет молочно-белый цвет.

С увеличением скорости полёта растет нагрев поверхности самолёта, что приводит к росту испарения льда с неё при наличии обледенения. При сверхзвуковых скоростях полёта нагрев и испарение велики и оледенение самолёта мало вероятно, однако в этом случае наиболее опасно обледенение двигателей, которое может происходить и в кристаллических облаках и даже в безоблачной атмосфере. Охлаждение всасываемого в двигатель воздуха в результате адиабатического расширения может привести к его пересыщению водяным паром, образованию капель и обледенению входных частей двигателя. С оледенение самолёта в полёте ведётся борьба как пассивная (правильный выбор маршрута и высоты полёта), так и активная -- подогревом или др. способами устранения льда. Наибольшее распространение получили электрические противообледенители с циклическим подогревом.

На земле оледенение самолёта возможно в результате намерзания на поверхности самолёта переохлажденного дождя или мокрого снега, поэтому самолёт обычно зачехляют во время стоянки.

Литература

1. Лосев К.С., Ступкин В.В. О научно-технической информации по гидрометеорологии. - Метеорология, 1978, N 4, с. 116-121.

2. Хайтун С.Д. Наукометрия.Состояние и перспективы. - М.: Наука 1983. - 344 с.

3. Питерсен С. Анализ и прогнозы погоды. / Пер. с англ. 1961.

4. Зверев А.С. Синоптическая метеорология. 1968.

5. Хромов С.П. Основы синоптической метеорологии. 1948.

6. Пальмен Э., Ньютон Ч. Циркуляционные системы атмосферы. / Пер. с англ. 1973.

7. Юдин М.И. Новые методы и проблемы краткосрочного прогноза погоды. 1993.

8. Практикум по синоптической метеорологии / Под ред. В.И. Воробьёва. 1983.

Размещено на Allbest.ru