- •Нина Александровна Дашко
- •Часть 1
- •1. ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. Состав и строение атмосферы
- •1.2. История развития метеорологии как физической науки
- •1.2.1. Древнегреческий период развития науки
- •1.2.2. Эллинистический период развития науки
- •1.2.3. Простонародная метеорология
- •1.2.4. Развитие науки на Востоке
- •1.2.5. Развитие научных связей Европы и Востока
- •1.2.6. Изобретение метеорологических приборов
- •1.2.6. Научные общества и академии
- •1.3. Развитие синоптической метеорологии
- •1.4. ВМО – Всемирная метеорологическая организация
- •1.5. Гидрометеорологическая служба России
- •2. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
- •2.1. Требования к гидрометеорологической информации
- •2.2. Виды гидрометеорологической продукции
- •2.3. Потребители гидрометеорологической информации:
- •2.4. Кодирование гидрометеорологической информации
- •2.4.1. Структура кода КН-01
- •Схема кода КН-01:
- •Раздел 0
- •Раздел 1
- •Раздел 2 – для судовых или буйковых станций
- •Раздел 3
- •Раздел 4
- •Раздел 5
- •Раздел 0
- •Для сухопутных станций:
- •Передача судовых данных:
- •Раздел 1 (для станций любого типа)
- •Раздел 2 (используется при передаче судовых данных)
- •Раздел 3
- •Раздел 4 (для высокогорных станций)
- •Раздел 5
- •2.4.2. Структура кода КН-04
- •ЧАСТЬ "A" КОДА КН-04
- •ЧАСТЬ "B" КОДА КН-04
- •Особые точки по температуре воздуха:
- •Особые точки по ветру:
- •3. СОСТАВЛЕНИЕ КАРТ ПОГОДЫ
- •3.1. Виды карт погоды
- •3.2. Приземные карты погоды (составление и чтение)
- •Раздел 1
- •Раздел 2
- •Раздел 3
- •3.3. Составление высотных карт погоды
- •3.3.1. Геопотенциал
- •3.3.2. Барометрическая формула геопотенциала
- •3.3.3. Барометрическая ступень
- •3.3.4. Карты барической топографии
- •3.4. Составление вспомогательных карт погоды
- •4. АНАЛИЗ КАРТ ПОГОДЫ
- •4.1. Первичный анализ приземных карт погоды
- •4.1.1. Правила оформления приземной карты погоды
- •4.1.2. Проведение атмосферных фронтов на картах погоды
- •4.2. Первичный анализ высотных карт погоды
- •4.2.1.Правила оформления высотных карт погоды
- •4.2.3. Анализ карт относительной топографии
- •4.3. Анализ вспомогательных карт погоды
- •5. АЭРОЛОГИЧЕСКИЕ ДИАГРАММЫ И ВЕРТИКАЛЬНЫЕ РАЗРЕЗЫ АТМОСФЕРЫ
- •5.1. Аэрологические диаграммы
- •5.1.2. Построение аэрологической диаграммы
- •5.1.3. Анализ аэрологической диаграммы
- •5.1.4. Графические расчёты с помощью аэрологических диаграмм
- •5.2. Вертикальные разрезы атмосферы
- •5.2.1. Правила построения вертикальных разрезов атмосферы
- •5.2.2. Анализ вертикальных разрезов атмосферы
- •5.2.3. Временные разрезы атмосферы
- •Температура воздуха, °С
- •6. ОШИБОЧНЫЕ ДАННЫЕ НА КАРТАХ ПОГОДЫ
- •7. ПРИНЦИПЫ СИНОПТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
- •7.1. Основные синоптические объекты
- •7.2. Информативность карт барической топографии
- •7.4. Обзор синоптического положения за предыдущие сутки
- •8.1. Вычисление производных
- •8.2.1. Прямолинейная интерполяция
- •8.2.2. Криволинейная интерполяция
- •8.2.3. Формальная экстраполяция
- •8.3.1. Траектории воздушных частиц
- •Способ обратного переноса:
- •Рис. 8.4. Способ обратного переноса
- •Способ прямого переноса:
- •8.3.2. Линии тока воздушных частиц
- •9. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЕЙ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
- •9.1.1. Градиент метеорологической величины
- •9.2. Поле атмосферного давления
- •9.2.3. Локальные изменения давления
- •9.3. Динамические изменения давления воздуха
- •9.4. Распределение атмосферного давления на Земном шаре
- •9.5. Поле ветра
- •Цилиндрическая система координат
- •Сферическая система координат
- •Натуральная система координат
- •9.5.2. Силы, действующие в атмосфере
- •Сила барического градиента
- •Отклоняющая сила вращения Земли
- •Сила трения
- •Центробежная сила
- •9.6. Уравнения движения
- •9.6.1. Геострофический ветер
- •9.6.3. Градиентный ветер
- •9.6.4. Действительный ветер
- •9.7. Особенности ветрового режима над Японским морем
- •9.8. Особенности ветрового режима над Охотским морем
- •9.9. Дивергенция и вихрь скорости
- •9.9.1 Дивергенция вектора скорости ветра
- •9.9.2. Вихрь вектора скорости ветра
- •9.9.3. Уравнение тенденции вихря скорости
- •Характерные синоптические масштабы:
- •9.9.5. Уравнение дивергенции скорости
- •9.10. Поле вертикальных движений атмосферы
- •9.10.1. Классификация вертикальных движений атмосферы
- •9.10.2. Упорядоченные вертикальные движения атмосферы
- •9.10.3. Расчёт вертикальных движений атмосферы
- •9.11. Поле температуры воздуха
- •9.11.1. Температурные градиенты
- •9.11.2. Адиабатические изменения температуры воздуха
- •9.11.3. Термический ветер
- •9.11.4. Локальные изменения температуры воздуха
- •10. ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ
- •10.1. Масштабы воздушных масс
- •10.2. Очаги формирования воздушных масс
- •10.3. Географическая классификация воздушных масс
- •10.5. Трансформация воздушных масс
- •10.6. Термодинамическая классификация воздушных масс
- •10.7. Характеристики устойчивых воздушных масс
- •10.7.1. Тёплая устойчивая воздушная масса
- •10.7.2. Холодная устойчивая воздушная масса
- •10.8. Характеристики неустойчивых воздушных масс
- •10.8.1. Тёплая неустойчивая воздушная масса
- •10.8.2. Холодная неустойчивая воздушная масса
- •10.9. Оценка устойчивости воздушных масс
- •11. АТМОСФЕРНЫЕ ФРОНТЫ
- •11.1. Ориентация и размеры фронтальной поверхности
- •11.2. Классификация фронтов
- •11.2.1. Географическая классификация атмосферных фронтов
- •11.3. Перемещение фронтов
- •11.4. Профиль движущегося фронта
- •11.5. Общие характеристики фронтов
- •11.5.1. Фронты в барическом поле
- •11.5.2. Фронты в поле ветра
- •11.5.3. Фронты в поле барических тенденций
- •11.5.4. Фронты в поле температуры воздуха
- •11.5.5. Фронты в поле влажности и облачности
- •11.6. Тёплый фронт
- •11.7. Холодный фронт
- •11.7.1. Холодные фронты 1-го рода
- •11.7.2. Холодные фронты 2-го рода
- •11.7.3. Вторичные холодные фронты
- •11.8. Фронты окклюзии
- •11.8.1. Облака и осадки холодного фронта окклюзии
- •11.8.2. Облака и осадки тёплого фронта окклюзии
- •11.10. Образование и размывание атмосферных фронтов
- •11.10.3. Оценка тропосферного фронтогенеза и фронтолиза
- •11.10.4. Приземный фронтогенез и фронтолиз
- •12. ЦИКЛОНЫ И АНТИЦИКЛОНЫ УМЕРЕННЫХ ШИРОТ
- •12.1. Основные определения
- •12.1.1. Вертикальная протяжённость барических образований
- •12.1.2. Оси барических образований
- •12.1.3. Фронтальные и нефронтальные барические образования
- •Модель циклона по Ли
- •Модель циклона по Бьеркнесу и Сульбергу
- •Основные теории возникновения циклонов
- •Конвекционная теория циклонов
- •Механическая теория циклонов
- •Волновая теория циклонов
- •Дивергентная теория циклонов
- •12.2. Условия возникновения барических образований
- •12.3. Стадии развития циклонов
- •12.3.1. Начальная стадия развития циклона
- •12.3.2. Стадия молодого циклона
- •12.3.3. Стадия максимального развития циклона
- •12.3.4. Стадия окклюдирования циклона
- •12.3.5. След циклона
- •12.3.6. Серии циклонов
- •12.4. Стадии развития антициклонов
- •12.4.1. Начальная стадия развития антициклона
- •12.4.2. Стадия молодого антициклона
- •12.4.3. Стадия максимального развития антициклона
- •12.4.4. Стадия разрушения антициклона
- •12.5. Регенерация барических образований
- •12.5.1. Регенерация циклонов
- •12.5.2. Регенерация антициклонов
- •12.6. Перемещение барических образований
- •12.7. Центры действия атмосферы
- •Постоянные центры действия атмосферы:
- •Сезонные центры действия атмосферы:
- •12.7.1. Характеристика ЦДА Северо-Атлантического региона
- •Азорский антициклон
- •Исландская океаническая депрессия
- •12.7.2. Характеристика ЦДА Северной Америки
- •Канадский максимум
- •Калифорнийский минимум
- •12.7.3. Характеристика ЦДА Азиатско-Тихоокеанского региона
- •Азиатский антициклон
- •Алеутский минимум
- •Южноазиатская депрессия
- •Северотихоокеанский антициклон
- •Переходные зоны между центрами действия атмосферы
- •12.7.4. Летние синоптические процессы над Охотским морем
- •12.8. Погода в циклонах на разных стадиях развития
- •12.8.1. Погода в передней части молодого циклона
- •12.8.2. Погода в тёплом секторе молодого циклона
- •12.8.3. Погода в тыловой части молодого циклона
- •12.8.4. Погода в окклюдированном циклоне
- •12.9. Погода в антициклонах
- •12.9.1. Инверсии в антициклонах
- •12.9.2. Фронты в антициклоне
- •12.9.3. Погода в антициклоне
- •13. ВЛИЯНИЕ ОРОГРАФИИ НА АТМОСФЕРНЫЕ ПРОЦЕССЫ
- •13.1. Горные ветры
- •Бора
- •13.2. Облакообразование и осадки
- •13.3. Влияние орографии на атмосферные фронты
- •14. СТРУЙНЫЕ ТЕЧЕНИЯ
- •15. ПРОГНОЗ СИНОПТИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ
- •15.3. Прогноз эволюции барических образований
- •15.4. Прогноз возникновения новых барических образований
- •15.5. Прогноз перемещения и эволюции атмосферных фронтов
- •15.6. Расчёт давления в точках поля
- •15.6.1. Адвективный способ расчёта давления в точках поля
- •15.7. Оценка приземной прогностической карты
- •16.1. О прогнозе погоды в США и Японии
- •16.1.1. Служба погоды в США
- •16.1.2. Служба погоды в Японии
- •Примечание 1
- •Примечание 2
- •Примечание 3
- •17.1. Критерии определения объёма выборки
- •17.2. Определение свойств выборки
- •17.3. Законы распределения метеорологических величин
- •17.3.2. Нормальный закон распределения
- •17.4. Точность и достоверность оценок выборки
- •17.5. Анализ статистических характеристик
- •17.5.1. Исследование трендовой составляющей
- •17.5.3. Процентили
- •17.5.4. Приёмы аппроксимации
- •17.6.1. Выбор предикторов
- •17.6.2. Формирование обучающей выборки
- •17.6.3. Корреляционный анализ
- •17.6.5. Отбор информативных предикторов
- •17.7.1. Оценки свойств уравнений регрессии
- •17.7.2. Применение пошаговой процедуры расчета
- •17.7.3. Процедура отбора оптимальных уравнений
- •17.11. Статистическая оценка прогнозов
- •17.11.1. Количественные прогнозы
- •17.11.2. Альтернативные прогнозы
- •18.1. Прогноз температуры воздуха у поверхности Земли
- •18.1.1. Адвективные изменения температуры воздуха
- •18.1.2. Трансформационные изменения температуры воздуха
- •18.1.3. Суточный ход температуры воздуха
- •18.2. Прогноз влажности воздуха у поверхности Земли
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •АТМОСФЕРНЫЕ ФРОНТЫ
- •СТРУЙНЫЕ ТЕЧЕНИЯ
6. Ошибочные данные на картах погоды |
1 |
6. ОШИБОЧНЫЕ ДАННЫЕ НА КАРТАХ ПОГОДЫ
На картах погоды практически всегда встречаются ошибочные данные. Часть их возможно исправить, часть – следует исключить из анализа.
Причинами ошибочных данных могут быть инструментальные ошибки, связанные и неисправностью приборов, ошибки наблюдателя, неточности приведения давления к уровню моря или неверно определённая высота станции над уровнем моря, искажения, возникающие при составлении, передаче телеграммы, искажения, возникающие при нанесении данных на карту погоды (в случае нанесения данных вручную).
Наиболее наглядно ошибочные данные выявляются при анализе карт погоды. Например, при проведении изобар и изогипс можно обнаружить неверно нанесённые давление и геопотенциальные высоты, несоответствие форм облаков и осадков, выпадающих из них, указанных на карте погоды.
Выявление ошибок производится методом сравнения и сопоставления.
•Сравниваются показания каждой отдельной станции с показаниями соседних. Поскольку значения метеорологических величин изменяются в пространстве в пределах одной воздушной массы постепенно, то показания соседних станций должны быть близки друг другу. На картах АТ и ОТ высоты изобарических поверхностей рядом расположенных станций, резко отличные друг от друга следует отнести к ошибочным. Но на приземной карте могут быть резкие изменения на какой-либо станции под влиянием местных условий. Например, температуры воздуха на станциях, расположенных в низине и на возвышенности даже на близком расстоянии друг от друга, могут существенно различаться.
•Сравниваются показания одной и той же станции в данный и предшествующий сроки наблюдений. Для хода метеорологических величин в течение суток имеются определённые закономерности – например, наиболее низкие суточные температуры воздуха отмечаются около восхода солнца, наиболее высокие – около местного полудня, от срока к сроку ход температуры довольно плавный. Правда, в случаях вторжения новых воздушных масс и быстром их смещении возникают весьма существенные нарушения суточного хода метеорологических величин и наиболее низкие или наиболее высокие температуры воздуха
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
6. Ошибочные данные на картах погоды |
2 |
могут относиться к любому времени суток. Но в этом случае, чаще всего нарушения суточного хода подтверждаются показаниями соседних станций.
•Сопоставляются показания какого-либо элемента на станции со значениями других элементов на той же станции. Здесь синоптик основывается на знании закономерностей связей между элементами погоды.
Надо чётко представлять, из каких облаков выпадают моросящие, обложные или ливневые осадки, какие облака и осадки характерны для фронтов различного типа, как меняется направление и скорость ветра в различных частях циклона и антициклона, как соотносятся градации видимости, тумана и дымки, тумана и ветра, при этом важно знать тип тумана, характерный для данной местности, какова связь между температурой воздуха и формами и количеством облачности, видами осадков и многое другое.
6.1.Методы выявления ошибочных данных на приземных картах погоды
На приземной карте исправления следует делать осторожно – здесь чаще приходится исключать ошибочные данные из дальнейшего анализа. При этом исправить значения на карте погоды можно внести в следующих случаях:
aАтмосферное давление – если отличия составляют целое число десятков гПа; aЗнак барической тенденции – если её величина на данной станции превышает
1гПа/3 часа;
aЗнак температуры воздуха – при просчёте на 5-10°С;
aНаправление ветра – если на карту нанесено противоположное направление или допущена ошибка на 100°;
aСкорость ветра – если на фоне сильных ветров отмечен слабый, сильный ветер на фоне слабых может быть обусловлен орографическим эффектом;
aИсправления облачности и погоды в срок наблюдения производится путём сопоставления данных одной и той же станции. Например, при кучевых облаках (Cu hum, Cu med, Cum cong, Cb) не могут быть обложные осадки, при туманах не может быть видимость более 1 км и т.д.
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
6. Ошибочные данные на картах погоды |
3 |
6.2.Методы выявления ошибочных данных на высотных картах погоды
На картах барической топографии исправлению ошибочных данных необходимо уделять большое внимание, поскольку сеть аэрологических станций гораздо реже, чем метеорологических наземных. Ошибочные данные даже на одной станции могут привести к грубым ошибкам в анализе полей на картах абсолютной и относительной топографии.
Для выявления ошибочных данных на картах барической топографии необходимо сравнивать между собой температуры воздуха и геопотенциальные высоты, а также вычисленные толщины слоев между основными изобарическими поверхностями на соседних станциях. Если на какой-либо станции хотя бы одна их этих величин отличается от показаний соседних станций, то данные сомнительны и требуется их проверка.
Проверку сомнительных данных лучше всего производить по аэрологической диаграмме, специальным таблицам, либо по рабочим формулам (последние служат для выявления грубых ошибок в районах с редкой сетью аэрологических станций). Рабочие формулы предложены А.А.Бачуриной:
Н850≈128+0.5t+3(0.5-γ)+ Н1000 Н700≈278+t+15(0.5-γ)+ Н1000 Н500≈528+2t+50(0.5-γ)+ Н1000 Н500/1000≈528+2t+50(0.5-γ)+ Н1000.
Здесь t – температура воздуха у поверхности Земли (°С), γ – вертикальный
температурный градиент (°С/100м). |
|
|
|
|
Данные формулы получены из соотношения H P2 |
= aT |
m |
, где T |
– средняя температура |
P |
|
m |
|
|
1 |
|
|
|
|
воздуха в слое между P1 и P2 может быть приближенно рассчитана как полусумма температур |
||||
воздуха на уровнях P1 и P2. Среднюю температуру можно вычислить также по γ. Первое |
||||
слагаемое в формулах характеризует высоту при t=0°С и γ=0.5°С/100м. |
|
|||
В неустойчивой воздушной массе (днем при наличии облаков Cu, Cb) γ достигает |
||||
0.8...0.9°С/100м. При сплошных облаках нижнего |
и среднего |
яруса γ составляет |
0.5...0.6°С/100м. В устойчивой воздушной массе при охлаждении от Земли можно принять γ равным 0.2...0.3°С/100м.
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
6. Ошибочные данные на картах погоды |
4 |
При анализе карт барической топографии следует также использовать согласование |
|
высот различных поверхностей: H P = H1000 + H1000P , H P − H1000P |
= H1000 = const . |
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии