Предмет и методы метеорологии.
Атмосфера, погода. Метеорология.
ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ.
ЛЕКЦИЯ 1.
1. Атмосфера, погода. Метеорология.
2. Методы метеорологии. Особенности атмосферных процессов.
3.Метеорологическая сеть, метеорологическая служба. Всемирная метеорологическая организация (ВМО), Всемирная служба погоды: наземная и космическая система наблюдений, глобальная система связи, глобальная система обработки данных..
Атмосфера (от. греч. ατμός - ʼʼпарʼʼ и σφαῖρα - ʼʼсфераʼʼ) - газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией.
Наука, изучающая и объясняющая физические явления и процессы, происходящие в атмосфере при взаимодействии ее с поверхностью почвы, воды, растительности и т. д. (ʼʼподстилающая поверхностьʼʼ), принято называть метеорологией или физика атмосферы . Одной из прикладных родственных наук является авиационная метеорология. Это прикладная научная дисциплина, занимающаяся изучением влияния метеорологических факторов на безопасность, регулярность и экономическую эффективность полётов самолётов и вертолётов, а также разрабатывающая теоретические основы и практические приёмы их метеорологического обеспечения. Образно говоря, авиационная метеорология начинается с выбора местоположения аэропорта͵ определения направления и требуемой длины взлётно-посадочной полосы на аэродроме и последовательно, шаг за шагом, исследует целый комплекс вопросов о состоянии воздушной среды, определяющем условия полётов. При этом значительное внимание она уделяет и вопросам чисто прикладным, таким, как составление расписания полётов, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ должно оптимальным образом учитывать состояние погоды, или содержание и форма передачи на борт заходящего на посадку самолёта информации о характеристиках приземного слоя воздуха, имеющих решающее значение для безопасности приземления самолёта.
Предметом исследования метеорологии являются:
1. физические, химические процессы в атмосфере
2. состав атмосферы
3. строение атмосферы
4. тепловой режим атмосферы
5. влагообмен в атмосфере
6. общая циркуляция атмосферы
7. электрические поля
8. оптические и акустические явления.
9. циклоны
10. антициклоны
12. фронты
13. климат
14. погода
15. облака
Для исследования атмосферы применяются прямые и косвенные методы. К прямым методам относятся, к примеру, метеорологические наблюдения, радиозондирование атмосферы, радиолокационные наблюдения. Используются метеорологические ракеты и искусственные спутники Земли, снабженные специальной аппаратурой.
Кроме прямых методов, ценную информацию о состоянии высоких слоев атмосферы дают косвенные методы , основанные на изучении геофизических явлений, происходящих в высоких слоях атмосферы.
Проводятся лабораторные эксперименты и математическое моделирование (система формул и уравнений, позволяющих получать числовую и графическую информацию о состоянии атмосферы).
Методы исследований с течением времени претерпевали существенные изменения. На первых этапах преобладали визуальные наблюдения и эпизодические измерения отдельных величин у поверхности земли. Начиная с 18 века на сети метеорологических станций стали проводиться систематические визуальные наблюдения и измерения с помощью однотипных приборов. Внедрение в практику синоптических карт (синоптический метод) во второй половине 19 века позволило перейти к изучению процессов и явлений большого географического масштаба, а так же составить представление о влиянии физико-географических условий на эти процессы. В 20 веке получили широкое развитие методы исследования с помощью радиозондов, самолетов, аэростатов, ракет, искусственных спутников Земли и т.п.
Основным методом исследования, применяемым в метеорологии, является наблюдение . Метеорологические наблюдения заключаются в количественном определении значений метеорологических элементов и оценке качественных характеристик атмосферных явлений.
С качественной и количественной стороны физическое состояние атмосферы и процессы, совершающиеся в ней, выражаются при помощи так называемых метеорологических величин и явлений.
Наиболее важными для жизни и хозяйственной деятельности человека являются следующие величины: температура и влажность почвы, давление воздуха, температура и влажность воздуха, облачность, осадки, ветер.
Размещено на реф.рф
Часто их называются элементами погоды
. Οʜᴎ находятся между собой в тесной взаимной связи и всегда действуют совместно, проявляясь в весьма сложных и изменчивых сочетаниях.
Состояние атмосферы над данной территорией и за данное время, определяемое физическими процессами, совершающимися в ней при взаимодействии с подстилающей поверхностью, принято называтьпогодой.
3.Метеорологическая сеть, метеорологическая служба. Всемирная метеорологическая организация (ВМО), Всемирная служба погоды: наземная и космическая система наблюдений, глобальная система связи, глобальная система обработки данных
Метеорологическая сеть-совокупность метеорологических станций, ведущих наблюдения по единой программе и в строго установленные сроки для изучения погоды, климата и решения др.
Размещено на реф.рф
прикладных и научных задач. В каждой стране основная государственная метеорологическая сеть входит, как правило, в состав метеорологической службы (в Казахстане - Казгидромет). Кроме метеорологических станций, в государственную метеослужбу. входят специализированные станции (аэрологические, актинометрические, агрометеорологические, на морских судах и др.). Всего на территории СНГ около 4000 станций и около 7500 наблюдательных постов.
Глобальный характер атмосферной циркуляции обусловил крайне важно сть международной координации, как результатов наблюдений, так и результатов обработки измерений - анализов и прогнозов погоды, составленных метеорологическими центрами мира.
Международную Координацию деятельности национальных метеорологических служб осуществляет Всемирная метеорологическая организация (ВМО), которая поддерживает функционирование Всемирной службы погоды (ВСП), состоящей из национальных метеорологических или гидрометеорологических служб. ВМО имеет шесть региональных ассоциаций по географическим районам, которые координируют деятельность членов организации в пределах своих географических районов, куда входят Африка, Азия, Южная Америка, Северная и Центральная Америка, Юго-Запад Тихого океана, Европа.
Основная практическая деятельность ВМО выполняется 8-ю техническими комиссиями: по авиационной метеорологии, атмосферным наукам, гидрологии, климатологии, морской метеорологии, основным системам, приборам и методам наблюдений, сельскохозяйственной метеорологии. Штаб-квартира ВМО находится в Швейцарии в Женеве. Бюджет ВМО состоит из взносов Членов Организации, пропорционально размерам национального дохода каждой страны.
Метеорологические службы разных стран мира, оставаясь национальными по структуре и задачам, решаемым в пределах своей страны, работают по международным стандартам в соответствии с рекомендациями ВМО.
Метеорологические службы участвуют в реализации международных программ, к примеру, Всемирной климатической программе, Всемирной программе применения знаний о климате, программах "Метеорология и освоение океанов", "Сельскохозяйственная метеорология", "Гидрология и водные ресурсы" и другими.
Крупнейшей является программа ВМО "Всемирная служба погоды", основой которой являются три глобальные системы: наблюдений (ГСН), обработки данных (ГСОД) и телесвязи (ГСТ). Согласно этой программе функционируют три категории метеорологических центров : национальные (НМЦ), региональные (РМЦ) и мировые (ММЦ). Сегодня успешно функционируют Центры приема и обработки спутниковой информации.
Национальные центры (их более 100) осуществляют сбор и распространение метеорологической информации с территории одной страны и пользуются крайне важно й информацией с территорий других стран. В Казахстане это РГП Казгидромет.
Региональные центр ы (их более 30-ти, в том числе, в странах СНГ имеются РМЦ в Москве, Новосибирске и Хабаровске и Ташкенте) освещают метеорологическими данными большие территории, охватывая при крайне важно сти системой сбора, обработки метеорологической информации несколько стран.
По своей территориальной принадлежности Республика Казахстан входит в Региональную ассоциацию II (Азия) и Региональную ассоциацию VI (Европа).
Мировые центры – в Москве, Вашингтоне и Мельбурне – собирают данные со всего мира, включая информацию метеорологических спутников Земли.
На сегодняшний день наблюдательная сеть ʼʼКазгидрометʼʼ состоит из 287 метеорологических станций. ʼʼПо данным нашей науки, на территории Казахстана должна существовать минимально - 421 метеорологическая станция. В Казахстане существует 18 авиационных метеорологических станций принадлежащих ʼʼКазаэросервисуʼʼ и авиационный метеорологический центр в Алматы.
1. АМЦ Алматы UAAA
2. АМСГ Астана UACC
3. АМСГ Актау UATE
4. АМСГ Актобе UATT
5. АМСГ Атырау UATG
6. АМСГ Балхаш UASA
7. АМСГ Караганда UAKK
8. АМСГ Кокшетау UASK
9. АМСГ Костанай UAUU
10. АМСГ Кызылорда UAOO
11. АМСГ Павлодар UASP
12. АМСГ Петропавловск UACP
13. АМСГ Семимпалатинск UASS
14. АМСГ Талдыкорган UATT
15. АМСГ Тараз UADD
16. АМСГ Уральск UARR
17. АМСГ Усть-Каменогорск UASK
18. АМСГ Шымкент UAII
Всемирная Служба погоды включает в себя три составляющие: глобальную систему наблюдений, глобальную систему телесвязи и глобальную систему обработки данных.
Глобальная система наблюдений - это наземные и космические наблюдения. Наземные наблюдения за атмосферой - это все наблюдения, проводящиеся с поверхности Земли или в толще атмосферы. На суше такие измерения ведутся на метеорологических станциях. Станции, передающие результаты измерений в каналы связи сразу же после наблюдений за погодой, называются синоптическими. По данным ВМО, в 1997 - 1998 гᴦ. на земном шаре работали 9929 синоптических станций. В океанах метеорологические наблюдения проводятся на коммерческих и научно-исследовательских судах, дрейфующих и заякоренных буях. Россия имеет флот-исследовательских судов. Наиболее крупные из них ʼʼАкадемик Курчатовʼʼ, ʼʼАкадемик Королевʼʼ, ʼʼАкадемик Книповичʼʼ, ʼʼСергей Вавиловʼʼ, ʼʼМихаил Ломоносовʼʼ и многие др., водоизмещение которых достигает 7000 т и более. И. с. часто называют экспедиционными судами. По данным ВМО, в 1997 - 1998 гᴦ. работали 6759 судовых станций. В свободной атмосфере измерения ведутся с помощью радиозондов, метеорологических приборов, устанавливаемых на коммерческих самолетах, а также с помощью метеорологических радиолокаторов. На земном шаре насчитывается 600 метеорологических радиолокаторов и 991 пункт радиозондирования атмосферы. Каждый такой пункт дает сведения о температуре, давлении, влажности воздуха и ветре от поверхности Земли до высоты 20 - 30 км. С помощью приборов, установленных на самолетах, измеряются температура и ветер, а с помощью метеорологических радиолокаторов ведутся наблюдения за облачностью и осадками. Чтобы пополнить информацию, поступающую с сети наземных наблюдений, с 50-х гᴦ. XX в. стали разрабатывать методы метеорологических наблюдений из космоса.
Искусственные спутники Земли позволили проводить метеорологические наблюдения и измерения равномерно над всей планетой. Сегодня метеорологические наблюдения ведутся со спутников, совершающих движение по околополярным и экваториальным орбитам. Со спутника, находящегося на круговой околополярной орбите, производится последовательный обзор всего земного шара. Высота круговой орбиты и угол ее наклона к плоскости экватора для околополярных спутников подбираются так, чтобы над каждой точкой земного шара измерения проводились, по крайней мере, два раза в сутки. Полярно-орбитальные спутники находятся обычно на высоте около 1000 км.
Экваториальная круговая орбита с высотой около 36 000 км, по которой спутник движется со скоростью, равной угловой скорости вращения Земли, принято называть геостационарной. Спутник, совершающий полет по такой орбите, как бы висит над одной заранее выбранной точкой земного шара, расположенной на экваторе. Такой неподвижный относительно Земли спутник принято называть геостационарным. Его преимущество состоит в том, что в течение короткого промежутка времени (порядка 20 мин) производится обзор очень большой территории: 120° по долготе и 120° по широте. Пяти-шести геостационарных спутников достаточно для того, чтобы получать синхронные измерения в широтном поясе от 60° с. ш. до 60° ю.ш. каждые 30 мин. Метеорологические спутники, которые находятся на полярных и геостационарных орбитах и эксплуатируются разными странами, составляют космическую подсистему наблюдений . Сегодня на оперативной базе по измерениям со спутников оцениваются важнейшие параметры состояния атмосферы - температура и влажность воздуха, облачность, ветер на нескольких уровнях.
Глобальная система обработки данных состоит из трех действующих Мировых метеорологических центров (ММЦ), находящихся в Москве, Вашингтоне и Мельбурне, свыше 30 Региональных метеорологических центров (РМЦ) и более 120 Национальных метеорологических центров (НМЦ).
Все эти центры оснащены современными ЭВМ, с помощью которых осуществляется контроль, обработка и анализ всей метеорологической информации два раза в сутки для стандартных уровней атмосферы от земной поверхности до высоты 30 км. Четыре раза в сутки составляются прогностические карты. Вся система обработки метеоинформации рассчитана на использование оптимально полной информации, обрабатываемой с максимально возможной быстротой и доступной всем ее потребителям.
Глобальная система телесвязи выполняет две основные функции: передает измерения в национальные, региональные и мировые метеорологические центры, где производится их анализ и составляются прогнозы, и распространяет глобальные и региональные анализы и прогнозы из ведущих метеорологических центров по всему миру, с тем, чтобы этой информацией могли пользоваться небольшие метеорологические центры, бюро погоды, авиационные метеорологические станции, которые не в состоянии по своему техническому оснащению готовить такую продукцию.
Предмет и методы метеорологии. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Предмет и методы метеорологии." 2017, 2018.
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).
АВИАЦИОННАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ
Метеорология - наука, изучающая физические процессы и явления, происходящие в атмосфере земли, в их непрерывной связи и взаимодействии с подстилающей поверхностью моря и суши.
Авиационная метеорология - прикладная отрасль метеорологии, изучающая влияние метеорологических элементов и явлений погоды на деятельность авиации.
Атмосфера. Воздушная оболочка земли называется атмосферой.
По характеру распределения температуры по вертикали атмосферу принято делить на четыре основные сферы: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и три переходных слоя между ними: тропопаузу, стратопаузу и мезопаузу (6).
Тропосфера - нижний слой атмосферы, высота 7-10 км у полюсов и до 16-18 км в экваториальных районах. Все явления погоды развиваются главным образом в тропосфере. В тропосфере происходит образование облаков, возникновение туманов, гроз, метелей, наблюдается обледенение самолетов и другие явления. Температура в этом слое атмосферы падает с высотой в среднем на 6,5° С через каждый километр (0,65° С на 100%).
Тропопауза - переходный слой, отделяющий тропосферу от стратосферы. Толщина этого слоя колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров.
Стратосфера - слой атмосферы, лежащий над тропосферой, до высоты приблизительно 35 км. Вертикальное движение воздуха в стратосфере (по сравнению с тропосферой) очень сильно ослабевает или почти отсутствует. Для стратосферы характерно незначительное понижение температуры в слое 11-25 км и повышение в слое 25-35 км.
Стратопауза - переходный слой между стратосферой и мезосферой.
Мезосфера - слой атмосферы, простирающийся приблизительно от 35 до 80 км. Характерным для слоя мезосферы является резкое повышение температуры от начала до уровня 50-55 км и понижение ее до уровня 80 км.
Мезопауза - переходный слой между мезосферой и термосферой.
Термосфера - слой атмосферы выше 80 км. Этот слой характеризуется непрерывным резким повышением температуры с высотой. На высоте 120 км температура достигает +60° С, а на высоте 150 км -700° С.
Схема строения атмосферы до высоты 1 00 км представлена.
Стандартная атмосфера - условное распределение по высоте средних значений физических параметров атмосферы (давления, температуры, влажности и др.). Для международной стандартной атмосферы приняты следующие условия:
· давление на уровне моря, равное 760 мм рт. ст. (1013,2 мб);
· относительная влажность 0%; температура на уровне моря -f 15° С и падение се с высотой в тропосфере (до 11 000 м) на 0,65° С на каждые 100 м.
· выше 11 000 м температура принята постоянной и равной -56,5° С.
Смотрите также:
Воздушные массы
Воздушные фронты
Циклоны и антициклоны
Опасные явления погоды для авиации
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Состояние атмосферы и процессы, происходящие в ней, характеризуются рядом метеорологических элементов: давлением, температурой, видимостью, влажностью, облаками, осадками и ветром.
Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба или в миллибарах (1 мм рт. ст. - 1,3332 мб). За нормальное давление принимают атмосферное давление, равное 760 мм. рт. ст., что соответствует 1013,25 мб. Нормальное давление близко к среднему давлению на уровне моря. Давление непрерывно изменяется как у поверхности земли, так и на высотах. Изменение давления с высотой можно характеризовать величиной барометрической ступени (высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 мм рт. ст., или на 1 мб).
Величина барометрической ступени определяется по формуле
Температура воздуха характеризует тепловое состояние атмосферы. Температура измеряется в градусах. Изменение температуры зависит от количества тепла, поступающего от Солнца на данной географической широте, характера подстилающей поверхности и атмосферной циркуляции.
В СССР и большинстве других стран мира принята стоградусная шкала. За основные (реперные) точки в этой шкале приняты: 0° С - точка плавления льда и 100° С- точка кипения воды при нормальном давлении (760 мм рт. ст.). Промежуток между этими точками разбит на 100 равных частей. Этого промежутка носит название «один градус Цельсия» - 1° С.
Видимость. Под дальностью горизонтальной видимости у земли, определяемой метеорологами, понимается то расстояние, на котором еще можно обнаружить предмет (ориентир) по форме, цвету, яркости. Дальность видимости измеряется в метрах или километрах.
Влажность воздуха - содержание водяного пара в воздухе, выраженное в абсолютных пли относительных единицах.
Абсолютная влажность - это количество водяного пара в граммах на 1 лс3 воздуха.
Удельная влажность - количество водяного пара в граммах на 1 кг влажного воздуха.
Относительная влажность - отношение количества содержащегося в воздухе водяного пара к тому количеству, которое требуется для насыщения воздуха при данной температуре, выраженное в процентах. Из величины относительной влажности можно определить, насколько данное состояние влажности близко к насыщению.
Точка росы-температура, при которой воздух достиг бы состояния насыщения при данном влагосодержании и неизменном давлении.
Разность между температурой воздуха и точкой росы называется дефицитом точки росы. Точка росы равна температуре воздуха в том случае, если его относительная влажность равна 100%. При этих условиях происходит конденсация водяного пара и образование облаков и туманов.
Облака - скопление взвешенных в воздухе капель воды или кристаллов льда, возникших в результате конденсации водяного пара. При наблюдениях за облаками отмечают их количество, форму и высоту нижней границы.
Количество облаков оценивается по 10-балльной шкале: 0 баллов означает отсутствие облаков, 3 балла - три четверти неба закрыто облаками, 5 баллов - половина неба закрыта облаками, 10 баллов - все небо закрыто облаками (сплошная облачность). Высота облаков измеряется при помощи светолокаторов, прожекторов, шар-пилотов и самолетов.
Все облака в зависимости от расположения высоты нижней границы делятся на три яруса:
Верхний ярус - выше 6000 м, к нему относятся: перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые.
Средний ярус - от 2000 до 6000 м, к нему относятся: высококучевые, высоко-слоистые.
Нижний ярус - ниже 2000 м, к нему относятся: слоистокучевые, слоистые, слоисто-дождевые. К нижнему ярусу относятся также и облака, простирающиеся на значительном расстоянии по вертикали, но нижняя граница которых лежит в нижнем ярусе. К таким облакам относятся кучевые и кучеводождевые. Эти облака выделяются в особую группу облаков вертикального развития. Облачность оказывает наибольшее влияние на деятельность авиации, так как с облаками связаны осадки, грозы, обледенение и сильная болтанка.
Осадки - водяные капли или ледяные кристаллы, выпадающие из облаков на поверхность земли. По характеру выпадения осадки разделяются на обложные, выпадающие из слоисто-дождевых и высоко-слоистых облаков в виде капель дождя средней величины или в виде снежинок; ливневые, выпадающие из кучево-дождевых облаков в виде крупных капель дождя, хлопьев снега или града; морося- щ и е, выпадающие из слоистых и слоисто-кучевых облаков в виде очень мелких капель дождя.
Полет в зоне осадков затруднен вследствие резкого ухудшения видимости, снижения высоты облаков, болтанки, обледенения в переохлажденном дожде и мороси, возможного повреждения поверхности самолета (вертолета) при выпадении града.
Ветер - движение воздуха по отношению к земной поверхности. Ветер характеризуется двумя величинами: скоростью и направлением. Единица измерения скорости ветра- метр в секунду (1 м/сек) или километр в час (1 км/ч). 1 м/сек = = 3,6 км/ч.
Направление ветра измеряется в градусах, при этом следует учитывать, что отсчет ведется от северного полюса по часовой стрелке: северное направление соответствует 0° (или 360°), восточное - 90°, южное- 180°, западное - 270°.
Направленне метеорологического ветра (откуда дует) отличается от направления аэронавигационного (куда дует) па 180°. В тропосфере скорость ветра с высотой увеличивается и достигает максимума под тропопаузой.
Сравнительно узкие зоны сильных ветров (скоростью от 100 км/ч и выше) в верхней тропосфере и нижней стратосфере на высотах, близких к тропопаузе, называются струйными течениями. Часть струйного течения, где скорость ветра достигает максимального значения, называется осью струйного течения.
По своим размерам струйные течения простираются на тысячи километров в длину, сотни километров в ширину и несколько километров в высоту.
Подробнее на: http://avia.pro/blog/aviacionnaya-meteorologiya
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
Метеорологические элементы
характеристики состояния атмосферы: температура, давление и влажность воздуха, скорость и направление ветра, облачность, осадки, видимость (прозрачность атмосферы), а также температура почвы и поверхности воды, солнечная радиация, длинноволновое излучение Земли и атмосферы. К М. э. относят также различные явления погоды: грозы, метели и т. п. Изменения М. э. являются результатом атмосферных процессов и определяют погоду и климат. М. э. наблюдаются на аэрологических и метеорологических станциях (См. Метеорологическая станция) и метеорологических обсерваториях (См. Метеорологическая обсерватория) с помощью аэрологических и метеорологических приборов.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Смотреть что такое "Метеорологические элементы" в других словарях:
Большой Энциклопедический словарь
Геофизические величины, определяющие собой состояние атмосферы в каждый момент в любом месте (температура, давление и влажность воздуха, облачность, осадки, скорость и направление ветра и т. п.). Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.:… … Морской словарь
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 сияния, температура и состояние… … Энциклопедический словарь
метеорологические элементы - meteorologiniai elementai statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Atmosferos būseną apibūdinantys elementai: oro temperatūra, slėgis ir drėgnumas, vėjo kryptis ir greitis, debesuotumas, krituliai, matomumas, t. p. dirvos ir vandens paviršiaus… … Artilerijos terminų žodynas
метеорологические элементы - метеорологические элементы, характеристики состояния атмосферы: температура, давление и влажность воздуха, скорость и направление ветра, облачность, осадки, видимость (прозрачность атмосферы), а также температура почвы и поверхности воды,… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ - характеристики состояния атмосферы: темп ра, давление н влажность воздуха, скорость н направление ветра, облачность, осадки, видимость (прозрачности атмосферы), а также темп ра почвы н поверхности воды, солнечная радианты, длинноволновое… … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь
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… … 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 и состояние почвы, высота и… … Естествознание. Энциклопедический словарь
метеорологические факторы загрязнения атмосферы - метеорологические факторы Метеорологические элементы, явления и процессы, влияющие на загрязнение атмосферы [ГОСТ 17.2.1.04 77] [Защита атмосферного воздуха от антропогенного загрязнения. Основные понятия, термины и определения (справочное… … Справочник технического переводчика
Приборы и установки для измерения и регистрации значений метеорологических элементов (См. Метеорологические элементы). М. п. предназначены для работы в естественных условиях в любых климатических зонах. Поэтому они должны безотказно… … Большая советская энциклопедия
Книги
- , Алексеева Любовь Игоревна , Мягков Михаил Сергеевич , Категория: География и науки о Земле Серия: Высшее образование. Бакалавриат Издатель: ИНФРА-М ,
- Учение об атмосфере. Основные метеорологические элементы: эколого-климатическое знач. и мет. Уч. пос , Алексеева Любовь Игоревна , Мягков Михаил Сергеевич , Семенов Евгений Константинович , В учебном пособии дается характеристика основных метеорологических элементов как ведущих экологических факторов окружающей среды. Задания для самостоятельной работы, содержащиеся в конце… Категория: Экология Серия:
