Файл: С. М. Матвеев Л. М. Акимов Учение об атмосфере Метеорология и климатология.pdf

84
Сильная метель
Общая или низовая метель при средней скорости ветра не менее 15 м/с и видимости менее 500 м продолжительностью не менее
12 ч
Сильная пыльная
(песчаная) буря
Пыльная (песчаная) буря при средней скорости ветра ≥ 15 м/с и видимости не более
500 м продолжительностью не менее 12 ч
Сильное гололедно- изморозевое отложение на проводах
Диаметр отложения на проводах гололедного станка не менее 20 мм для гололеда, не менее
35 мм для сложного отложения или мокрого снега, не менее 50 мм для зернистой или кристаллической изморози
Сильный туман
Видимость не более
50 м и продолжительность не менее 12 ч
Сильный мороз
В период ноябрь – март ожидаемое значение минимальной температуры воздуха достигает критериев, установленных УГМС
Сильная жара
В период май – август ожидаемое значение максимальной температуры воздуха достигает критериев, установленных УГМС
Заморозки
Понижение температуры воздуха или поверхности почвы до значений ниже 0

С на фоне положительных средних суточных температур в период активной вегетации сельскохозяйственных культур, приводящее к их повреждению
Чрезвычайная пожарная опасность
Показатель пожарной опасности относится к
5-му классу (10 000

С по формуле
Нестерова)

85
Запись и обработка метеорологических наблюдений
Все метеорологические наблюдения заносятся в книжку КМ-1 (книжка для записи метеорологических наблюдений). Вносятся и записываются все поправки. В столбце «Примечания» после 18-и часового срока (по зимнему московскому времени) вычисляется средняя суточная температура воздуха
(берется среднее арифметическое из 8 сроков по сухому термометру), выбираются и записываются максимальная и минимальная температуры воздуха. Вычисляется средняя температура на поверхности почвы, выбираются максимальное и минимальное значения. Суммируется общая и нижняя облачность за 8 сроков и производится шифровка данных облачности по таблице «Шифр облачности для КМ-1». Выбирается минимальная относительная влажность воздуха; рассчитывается сумма, среднее значение и выбирается максимальное значение дефицита насыщения. Далее выбирается максимальная скорость ветра и максимальный порыв из 8 сроков.
Записывается также сумма осадков за ночь, за день и за сутки (если осадки были). Обработанные данные заносятся в таблицу ТМ-1 (таблицы основных метеорологических наблюдений на станциях).
С помощью кода КН-01 (код для оперативной передачи данных) данные наблюдений с наземных метеорологических станций в виде телеграмм передаются в Управления по гидрометеорологии Росгидромета.
Тема № 11
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ
ВИДИМОСТИ
Цель работы: ознакомиться с основными методами измерения дальности видимости и приборами, применяющимися при этом.
Оборудование: схема ориентиров видимости, М-53А.
Основные понятия и определения
Дальность
видимости
– метеорологическая величина, характеризующая прозрачность атмосферы и возможность различать зрением удалённые объекты, отделённые слоем воздуха той или иной мутности.
Метеорологическая дальность видимости (МДВ) в светлое время суток
– это наибольшее расстояние, с которого можно обнаружить на фоне неба

86 вблизи горизонта или на фоне воздушной дымки черный предмет с угловыми размерами более 15 угловых минут.
Дальность видимости (МДВ) определяют для горизонтального слоя атмосферы, поэтому ее часто называют горизонтальной дальностью видимости (ГДВ). На метеорологических станциях должно обеспечиваться измерение МДВ в пределах от 50 м до 50 км.
Определение метеорологической дальности видимости
Для определения МДВ применяются визуальный, инструментально- визуальный и инструментальный методы, в основе которых находятся принципы фотометрии. Первым двум методам присущи субъективные погрешности, зависящие от опыта и зрения наблюдателя. Третий метод является объективным.
Для определения МДВ визуальным методом в светлое время суток подбирают девять объектов, удаленных от пункта наблюдений на расстояния
50, 200, 500 м; 1,2, 4, 10, 20 и 50 км. Объекты должны быть по возможности более темными, проектироваться на фоне неба вблизи горизонта, иметь угловые размеры не менее 15 угловых минут. Наблюдение состоит в том, чтобы определить, какие из объектов видимы и какие – невидимы.
Результаты оцениваются по 9-балльной шкале. В темное время суток МДВ определяют по огням, находящимся на разных расстояниях от наблюдателя.
В качестве ориентиров выбирают любые стационарные естественные или искусственные объекты. Ориентиры (предметы или огни) для визуального определения видимости выбираются так, чтобы они обеспечивали наиболее точное определение видимости по всем направлениям. Допускается выбор ориентиров, расстояние до которых отклоняется до 20 %. Расстояние до выбранных ориентиров определяется с помощью мерной ленты, теодолитов, спидометра автомашины и крупномасштабной карты. Для малых расстояний могут использоваться столбы, деревья, мелкие постройки (50-200 м); для средних (500-2000 м) – группы деревьев, строения; для больших (V > 4 км) – рощи, леса, населенные пункты, холмы, горы и т.д.
Ориентиры, выбранные для наблюдений за видимостью ночью, должны быть открытыми и только белого цвета. При отсутствии в районе наблюдения объектов (огней), которые могли бы быть использованы в качестве ориентиров для визуального определения МДВ ночью,

87 устанавливаются специальные щиты и источники света на них (лампы мощностью 60 Вт).
После выбора ориентиров составляется схема ориентиров видимости для каждого места наблюдений отдельно для дня и ночи. На схему наносятся: направление север-юг, место, откуда производится наблюдение, изображение
(рисунок или фото) и номера ориентиров, направление (азимут) на каждый ориентир и расстояние до него. В нижней части схемы составляется легенда ориентиров.
В настоящее время распространенным методом измерения МДВ на сети метеорологических станций является инструментально-визуальный.
Этот метод положен в основу измерителей дальности видимости М-53А и
ИДВ. Действие М-53А основано на оптическом раздвоении изображения наблюдаемого объекта с последующим приведением к равенству яркости этих изображений или с последующим гашением одного из них, что достигается использованием поляризационного эффекта.
В темное время суток для измерения МДВ применяется нефелометрическая установка M-7I, представляющая собой прожектор в сочетании с поляризационным измерителем видимости М-53А. Метод измерения с помощью этой установки основан на зависимости между МДВ и яркостью света, рассеянного воздухом назад к источнику света. Чем сильнее замутнена атмосфера, тем меньше дальность видимости и тем больше света рассеивается по всем направлениям, в том числе и назад - в сторону источника. Измерив яркость рассеянного назад света, можно определить
МДВ. Измерение производится поляризационным измерителем видимости
М-53А. Пределы измерения от 50 м до 50 км с погрешностью ± 25-30 %.
Объективные результаты измерений МДВ, лишенные субъективных погрешностей, получаются при применении инструментальных методов, основанных на принципах физического (объективного) фотометрирования.
Примером реализации такого принципа являются регистраторы дальности видимости РДВ, импульсные фотометры ФИ и др. Работа этих устройств основана на сравнении интенсивности двух световых потоков, исходящих от одного источника света, один из которых попадает на фотоэлемент после прохождения им некоторого слоя атмосферы, второй, контрольный, попадает на фотоэлемент непосредственно от того же источника света, не подвергаясь воздействию атмосферы. Установка состоит из фотометрического блока и отражателя, расстояние между ними 100 м. Такие устройства, позволяющие

88 выполнять непрерывные измерения МДВ с регистрацией в виде записи, находят применение на аэродромах при метеорологическом обслуживании авиации.

89
Запись в рабочей тетради (в графе «Горизонтальная видимость») делается с соблюдением следующих требований: а) значение видимости до 2000 м включительно записывают с точностью до сотен метров; б) значение видимости от 2 до 4 км записывают с точностью до десятых долей километра; в) значение видимости более 4 км записывают в целых километрах.
В графе «Способ определения видимости» записывают способ определения видимости:
ДО – дневные ориентиры;
НО – ночные ориентиры;
РП – регистратор прозрачности (РДВ, ФИ, ЛИВО, М-53А).
Международная шкала видимости
Международная шкала видимости – глазомерная оценка видимости в условных баллах, соответствующих расстояниям дальности видимости (табл. 7).
Таблица 7
Международная шкала видимости
Баллы
Дальность видимости, м
Баллы
Дальность видимости, км
0 0-50 4
1-2 1
50-200 5
2-4 2
200-500 6
4-10 3
500-1000 7
10-20 8
20-50 9
> 50
Определение линии видимого горизонта
Видимый горизонт является линией, по которой небо кажется соприкасающимся с земной поверхностью. На море или на местности с очень ровным рельефом, видимый горизонт близок по форме к окружности.
Диаметр этой окружности, т. е. расстояние от наблюдателя до линии видимого горизонта, принято называть дальностью видимого горизонта. При подъеме точки наблюдения на большую высоту происходит увеличение дальности видимого горизонта.
Дальность видимого горизонта s при высоте глаз наблюдателя над поверхностью земли (моря) h может быть подсчитана по формуле

90 h
85
,
3

d
, (22) где s выражено в километрах, а h – в метрах.
Для сидящего человека (при h около 1 м) дальность видимого горизонта составит 3,5-4,0 км, при наблюдении с высоты человеческого роста
(при h около 1,7 м) – 4,7-5,5 км, для всадника (при h около 2,2 м) – 5,5-6 км.
Определение дальности видимости объектов на местности. Расстояние от наблюдателя до видимой линии горизонта называют дальностью видимого горизонта, которую с учетом кривизны Земли и рефракции (преломления лучей света) определяют по формуле h
1
,
4

Д
, (23) где Д – дальность видимого горизонта, км; h — высота точки наблюдения над окружающей местностью, м.
Например, на равнинной степной местности наблюдатель, рост которого 1,7 м, будет видеть линию горизонта на расстоянии около 5 км, а с вершины высотой 50 м на морском берегу, линия горизонта будет видна на расстоянии:
êì
Ä
29 7
,
51 1
,
4


. (24)
При определении высоты точки, с которой обеспечивается дальность обзора окружающей местности, пользуются зависимостью h = 0,06Д
2
Объекты, возвышающиеся над поверхностью земли (моря), видны за горизонтом. Дальность видимости таких объектов с учетом прозрачности атмосферы рассчитывают по формуле:
)
h h
(
1
,
4 1


К
Д
, (25) где К – коэффициент прозрачности атмосферы (при ясной погоде он имеет значение 1, лёгкой дымке – 0,85, средней дымке – 0,7, слабом тумане –
0,3, густом тумане – 0,1); h
1
– высота наблюдаемого объекта над поверхностью земли (моря), м.
Например, в ясную погоду рубка корабля высотой 20 м над поверхностью воды будет видна наблюдателю с вершины высотой 50 м на морском берегу на расстоянии
êì
Ä
48
)
2
,
7 5
,
4
(
1
,
4
)
7
,
51 20
(
0
,
1 1
,
4






. (26)

91
Тема № 12
СИНОПТИЧЕСКИЕ КАРТЫ (КАРТЫ ПОГОДЫ). ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
МЕТЕОИНФОРМАЦИИ НА КАРТАХ ПОГОДЫ
Цель работы: познакомиться с основными видами синоптических карт. Освоить принципы представления метеорологической информации на приземных картах погоды, картах барической топографии, порядок их расшифровки и чтения.
Оборудование: приземные синоптические карты, карты барической топографии
Основные понятия и определения
Синоптические карты представляют собой географические карты, в виде бланков, на которых символами и цифрами представлена информация по результатам наблюдений на сети метеорологических станций в установленные сроки. На картах выделяют синоптические объекты, характеризующиеся определенными условиями погоды.
Различают следующие виды синоптических карт: приземные, высотные (карты барической топографии), вспомогательные.
В свою очередь, приземные синоптические карты подразделяются на основные и дополнительные (кольцевые).
Основные карты охватывают территорию, площадью 4-5 тыс. км
2
, имеют масштаб М 1 : 15 000 000 (в 1 см 150 км) или 1 : 10 000 000 (в 1 см 100 км) и составляются четыре раза в сутки (в 00, 06, 12, 18 часов Гринвичского
(GMT) или Всемирного (UTC) времени).
Кольцевые карты имеют более крупный масштаб (М 1 : 10 000 000 или
1 : 5 000 000 ) и охватывают территорию порядка 1000 км
2
. Эти карты служат для уточнения
(детализации) метеорологической информации и составляются каждые три часа.
Высотные карты (карты барической топографии) составляются по данным аэрологических наблюдений и характеризуют состояние атмосферы
(температуру, влажность, ветер, давление) на высотах до 30-40 км. Масштаб этих карт обычно М 1 : 20 000 000 (в 1 см 200 км). Карты барической топографии составляют два раза в сутки: в 00 и 12 часов Гринвичского времени.
Высотные карты подразделяются на карты абсолютной барической
топографии (АТ) и относительной барической топографии (ОТ).