Образование снега

Формирование снежных осадков в атмосфере зависит от многих факторов, но главным образом от температуры окружающей среды и наличия переохлажденой воды. На рисунке 3рассматривается процесс формирования разных твердых осадков. Первоначально в результате конденсации водяных паров в восходящей теплой воздушной массе формируется облако. Как только температура в облаке опускается ниже 0°С, создаются условия, благоприятные для образования снега. При температуре около -5°С ядра кристаллизации, присутствующие в атмосфере, формируют в процессе льдообразования мельчайшие кристаллы льда. В качестве ядер кристаллизации обычно выступают частицы почв и минеральной пыли. При температурах ниже -40°С процесс образования мельчайших ледяных кристалликов происходит спонтанно, без участия ядер. С ледяного кристалла начинается формирование снежного кристалла (снежинки). Диаметр его обычно меньше 15 мкм., скорость падения не превышает 5 см/с. Форма кристалла очень простая: обычно это шестиугольная пластинка, которая в процессе роста и усложнения превращается в снежинку. Нередко в результате сцепления снежинок образуются снежные хлопья. В некоторых случаях снежинка проходит через зону боле высокой концентрации облачных капель, и если ее размеры превышают 300мкм, наблюдается процесс заиневения, когда мелкие облачные капли размером 10-40мкм замерзают при соприкосновении со снежинкой. Этот процесс, происходящий, как правило, при температурах от -5 до -20°С, приводит к образованию инея, а в случае чрезвычайно сильного заиневения- у образованию снежной крупы. Таким образом, снежные осадки могут состоять из снежинок, снежных хлопьев, кристаллов инея, снежной крупы, либо из обломков этих частиц.

Рис. 3 Схема процесса образования снежных осадков.

Р аспределение снежного покрова

Как утверждалось ранее, выпадение значительного количества снежных осадков возможно при следующих условиях:

1. влажность велика и имеется достаточное количество актив­ных ядер при температуре, благоприятной для образования и роста ледяных кристаллов;

2. мощность облака достаточно велика для того, чтобы сне­жинки могли расти за счет коагуляции;

3. температура не превышает 0°С в большей части слоя, сквозь который падает снег;

4. число ядер достаточно велико, чтобы восполнить потери, обусловленные выпадением осадков.

Обычно при наличии всех прочих условий имеется достаточное число активных ядер для формирования снега.

В мощных циклонических системах, из которых выпадает боль­шая часть снежных осадков, значительные объемы восходящего воздуха охлаждаются вследствие адиабатического расширения. При достаточной влажности на обширных пространствах обра­зуются высокослоистые и слоисто-дождевые облака. После форми­рования этих облаков большая часть водяных паров, которые были превращены в лед или воду, достигает земной поверхности в виде осадков, т. е. интенсивность выпадения осадков примерно равна скорости конденсации и сублимации. Основными факторами, опре­деляющими скорость сублимации и конденсации, служат верти­кальная скорость, температура и давление воздуха. Фалкс вывел приблизительную зависимость интенсивности, выпадения осадков Р в слое восходящего потока насыщенного воздуха с еди­ничным поперечным сечением

Р = bω∆z,

где b — коэффициент, значение которого зависит от температуры и давления в слое восходящего потока; ω — вертикальная скорость воздуха; ∆z — толщина слоя. При условиях, характер­ных для образования снега (температура ниже 0°С и высота ме­нее 6 км), интенсивность выпадения осадков быстро уменьшается с понижением температуры и гораздо медленнее — с уменьшением давления (увеличением высоты). Вертикальная скорость опреде­ляется в основном характеристиками циклонической системы и влиянием особенности земной поверхности на воздушные потоки. Другой важной характеристикой снежных осадков служит их продолжительность. В циклонической системе она зависит от нескольких факторов, в частности от скорости ее перемещения и траектории, а также размеров и формы поверхности, на которую падают осадки.

48 Вопрос. Ветер, его основные характеристики.

Полный ответ:

Ветер

Ветер - величина векторная в отличие от других метеорологических величин. Климатологическую обработку ветра, поэтому можно вести двумя способами: обрабатывать раздельно каждую из его составляющих (в полярных координатах это модуль вектора, или скорость ветра, и его направление) или рассматривать скорость и направление совместно.

Большая часть характеристик ветра получена первым способом. В качестве базовых характеристик скорости вычисляются средняя месячная скорость ветра, коэффициенты вариации и асимметрии для суток в целом и по срокам, автокорреляционная функция срочных значений, месячный и годовой максимумы скорости, повторяемость различных градаций скорости ветра, а также число дней со скоростью ветра, равной или превышающей заданное значение.

Направление ветра характеризуется повторяемостью различных румбов как по каждому из сроков, так и для всех сроков вместе.

Климатическими характеристиками ветра как вектора служат модуль среднего вектора скорости ветра, который вычисляют только для решения прикладных задач, и повторяемость различных сочетаний скорости и направления ветра.

Направление ветра

Особенностью этой метеорологической величины является очень сильная зависимость от местоположения метеорологической площадки и прибора. Поэтому следует до начала обработки составить розу открытости станции по горизонту, пользуясь классификацией степени открытости и условными обозначениями введенными В. Ю. Милевским.

Для каждого из восьми румбов согласно данной классификации проставляется соответствующий класс закрытости.

Повторяемость различных направлений ветра вычисляют для каждого из восьми румбов и выражают в процентах к общему числу случаев, когда отмечался ветер. Штили в это число не включают. Их вычисляют отдельно и выражают в процентах от общего числа наблюдений. Такая особенность обработки направления ветра связана с сильной зависимостью повторяемости штилей от качества установки флюгера и ухода за ним. Близость высоких деревьев, зданий и плохая смазка флюгера могут привести к резкому увеличению числа штилей.

Когда ряд лет наблюдений по анемометру станет достаточно длинным, необходимость в выделении штилей при обработке направления ветра отпадет.

Разница в сроках наблюдений заметно сказывается на рядах данных по направлению ветра. В районах, где хорошо выражен суточный ход ветра (особенно при бризах и горно-долинных ветрах), это вносит неоднородность в ряды данных, и поэтому в таких районах объединять ряды четырех и восьмисрочных наблюдений не следует.

Скорость ветра

Рассчитывая характеристики скорости ветра, прежде всего следует считаться с имеющейся на всех станциях неоднородностью рядов за счет изменения методики наблюдения.

В последние десятилетия двадцатого века почти на всех станциях перешли к измерению скорости ветра анеморумбометром. Этот прибор показывает скорости ветра, осредненные за 10-минутный интервал, в то время как интервал осреднения флюгера всего 2 минуты. Различия в скоростях ветра, определенных по флюгеру и анеморумбометру, связаны еще и с тем, что большие скорости флюгером завышаются вследствие нелинейности его шкалы.

Сравнением флюгерных и анемометрических данных занимались многие авторы (С.А. Кошинский, В.К. Кондратюк, Р.П. Бернгард, Л.Ф. Школяр, М.М. Борисенко), ими получены неидентичные результаты. Тем не менее сопоставление данных разных авторов, выполненное Е. В. Мастрюковой, и анализ условий сравнительных наблюдений каждого из авторов позволили принять единый коэффициент для перевода флюгерных данных в анемометрические. Ежедневные данные о скоростях ветра, измеренных флюгером, начиная с 10 м/с, умножаются на коэффициент 0,88. Исправление ежедневных флюгерных данных необходимо при расчетах максимальных скоростей ветра и повторяемости скоростей. Средняя скорость ветра может рассчитываться без введения поправок, если она не превышает 7 м/с.

Основными климатическими показателями скорости ветра служат: средняя скорость, среднее квадратическое отклонение, коэффициенты вариации, асимметрии и автокорреляционная функция скорости ветра, а также повторяемость различных градаций скорости ветра, среднее число дней с большими скоростями ветра, максимальная скорость ветра (наблюденный максимум и расчетные максимумы различной вероятности), повторяемость коэффициентов порывистости при различных скоростях ветра.

Среднюю скорость ветра следует считать по ряду данных, начинающемуся с 1936 года. До этого года средние скорости ветра занижены из-за отсутствия ночного срока, когда обычно наблюдается слабый ветер.

Среднее квадратическое отклонение, коэффициент вариации средней суточной скорости ветра также рассчитываются, начиная с 1936 года. Те же характеристики и автокорреляционная функция срочных значений определяются за более короткий период восьмисрочных наблюдений. Следует отметить, что автокорреляционная функция скорости ветра по срокам в отличие от такой же автокорреляционной функции температуры воздуха заметно различается от месяца к месяцу, в связи с чем рекомендуется не ограничивать ее расчеты центральными месяцами сезонов, как в случае температуры воздуха.

Для расчета повторяемости обычно принимаются неравные градации: 0, 1, 2-3, 4-5, 6-7..... 16-17, 18-21, 22-24, 25-28, 29-34, 35- 40, 40-45,... . Такие градации выбраны с учетом точности наблюдений, обеспечиваемой флюгером.

Скорость ветра относится к тем немногим метеорологическим величинам, повторяемость значений которой целесообразно вычислять непосредственным подсчетом по ежедневным данным. Распределение повторяемости скоростей ветра трудно аппроксимировать с достаточной точностью во всем диапазоне скоростей. Нельзя указать единого закона распределения, который являлся бы наилучшим для всей территории страны. Тем не менее максимальную скорость ветра обычно рассчитывают косвенным способом: на основе выравнивания распределения всех скоростей ветра функцией распределения Вей-бу яла или ежегодных максимумов ветра первой предельной функцией Гумбеля.

Максимумы, рассчитанные по четырехсрочным наблюдениям, следует увеличивать на 10-15%.

Наряду с расчетными максимумами скорости ветра определяют наблюденный максимум ветра, который чаще всего соответствует расчетной скорости ветра, возможной один раз в 25 лет.

Режим максимальных скоростей ветра характеризует также число дней с сильным ветром. Принято определять число дней со скоростью ветра более 15 м/с. Такая характеристика приводится в климатических справочниках. Днем с максимальной скоростью ветра называется день, когда скорость более 15 м/с, наблюдалась хотя бы один раз в срок наблюдений или между сроками. Не рекомендуется вычислять эту характеристику по ряду, в котором соединены флюгерные и анемометрические данные, так как при переходе от флюгера к анемометру изменился способ фиксации сильного ветра между сроками наблюдений.

Еще одной важной характеристикой скорости ветра является коэффициент порывистости, вычисляемый совместно со скоростью ветра, при которой он наблюдается. Коэффициентом порывистости называется отношение скорости ветра в порыве за 10-минутный интервал к средней скорости за тот же интервал. Рассчитать такой коэффициент можно только за период анемометрических наблюдений. Исходные данные для расчетов надо извлекать даже не из таблиц, а из самих первичных записей наблюдений.

По совокупности синхронных данных о порывах и скоростях ветра в срок наблюдения составляется двумерное распределение коэффициентов порывистости и скорости ветра.

Градации коэффициента порывистости обычно задают равными 0,5 в границах 0,0-0,5; 0,5-1,0 и т. д., градации скорости ветра: 0-5; 6-9; 10-13; 14-17; 18-21 и т. д.

Вектор ветра

При совместной обработке скорости и направления ветра иногда вычисляют модуль и направление среднего вектора скорости ветра, а также повторяемость векторов ветра, представляемую в виде двумерной таблицы повторяемости различных градаций скорости и направления ветра.

Характеристики среднего вектора ветра получают, осредняя индивидуальные векторы ветра за каждый срок наблюдения. Расчет выполняется на компьютерах.

Для вычисления повторяемости скорости ветра по направлениям, строго говоря, требуется ряд длиной около 50 лет. Учитывая, однако, что основное число наблюдений приходится на сравнительно узкий диапазон скоростей, на практике обычно довольствуются более короткими рядами, но не менее чем за 20-25 лет. Следует все же отметить, что при этом иногда пропадают важные случаи редких штормов, возникающих при необычных для штормов направлениях ветра. За 100 % при вычислении повторяемости принимают все случаи наблюдений за ветром.

49 Вопрос. Роль силы Кориолиса в формировании господствующих ветров.

Ответ:

Геострофи́ческий ве́тер — это теоретический ветер, который является результатом полного баланса между силой Кориоли́са и барическим градиентом. Такие условия называются геострофическим балансом. Геострофический ветер направлен параллельно изобарам (линиям постоянного атмосферного давления на определённой высоте). В природе такой баланс встречается редко. Реальный ветер почти всегда отклоняется от геострофического за счёт действия других сил (трение о поверхность Земли, центробежная сила). Таким образом, реальный ветер будет равен геострофическому, если отсутствует трение и изобары являются идеальными прямыми. Несмотря на практическую недостижимость таких условий, рассмотрение ветра как геострофического является хорошим первым приближением для атмосферы вне тропической зоны.

Воздух движется из областей с высоким давлением в область с низким давлением благодаря существованию барического градиента. Однако как только воздух приходит в движение, начинает действовать и сила Кориолиса, которая отклоняет поток вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. С увеличением скорости ветра увеличивается и отклонение под влиянием силы Кориолиса. Отклонение увеличивается до тех пор, пока сила Кориолиса и сила барического градиента не сбалансируют друг друга, в результате чего ветер движется уже не от области высокого давления в область низкого давления, а вдоль изобары, линии равного давления. Геострофическим балансом объясняется, почему системы низкого давления (в частности, циклоны) вращаются против часовой стрелки, а системы высокого давления (в частности, антициклоны) по часовой стрелке в Северном полушарии (и наоборот в Южном полушарии).

Эффект трения между воздухом и земной поверхностью нарушает геострофический баланс. Трение замедляет поток, уменьшая эффект от силы Кориолиса. В результате сила барического градиента имеет больший эффект, и воздух всё-таки движется от высокого атмосферного давления к низкому атмосферному давлению, хоть и с большим отклонением. Это объясняет, почему ветры в системах высокого давления (антициклонах) расходятся от центра системы, тогда как ветры в системах низкого давления (циклонах) спирально закручиваются к центру системы.

При расчёте геострофического ветра пренебрегают силой трения, что обычно является хорошим допущением для мгновенного потока в средней тропосфере умеренных широт. Но несмотря на то, что агеострофические члены относительно малы, они вносят значительный вклад в развитие потоков и, в частности, играют большую роль в усилении и ослаблении ураганов.

50 Вопрос. Пассаты, условия формирования и их влияние на климат.

Ответ:

Пасса́т— ветер, дующий между тропиками круглый год, в Северном полушарии с северо-восточного, в Южном — с юго-восточного направления, отделяясь друг от друга безветренной полосой. На океанах пассаты дуют с наибольшей правильностью; на материках и на прилегающих к последним морям направление их отчасти видоизменяется под влиянием местных условий. В Индийском океане, вследствие конфигурации берегового материка, пассаты совершенно меняют свой характер и превращаются в муссоны.

Благодаря своему постоянству и силе в эпоху парусного флота пассаты наряду с западными ветрами были основным фактором для построения маршрутов движения судов в сообщении между Европой и Новым Светом.

Происхождение пассатов

Вследствие действия солнечных лучей в экваториальной полосе нижние слои атмосферы, сильнее нагреваясь, поднимаются вверх и стремятся по направлению к полюсам, между тем как внизу приходят новые более холодные потоки воздуха с севера и с юга; вследствие суточного вращения Земли согласно силе Кориолиса эти течения воздуха принимают в Северном полушарии направление в сторону юго-запада (северо-восточный пассат), а в Южном полушарии — направление на северо-запад (юго-восточный пассат). Чем ближе какая-либо точка земного шара лежит к полюсу, тем меньший круг она описывает в сутки, и следовательно, тем меньшую скорость приобретает; таким образом, текущие из более высоких широт воздушные массы, обладая меньшей скоростью, чем точки земной поверхности на экваториальной полосе, вращающиеся с запада на восток, должны отставать от них и, следовательно, давать течение с востока на запад. В малых широтах, близко от экватора, разность в скоростях для одного градуса очень незначительна, так как меридианные дуги становятся почти взаимно параллельными, и потому в полосе между 10° с.ш. и 10° ю.ш. притекающие слои воздуха, соприкасаясь с земной поверхностью, приобретают скорость точек последней; вследствие этого вблизи экватора северо-восточный пассат принимает опять почти северное направление, а юго-восточный пассат почти южное и, взаимно встречаясь, дают полосу безветрия. В полосе пассатов между 30° с.ш. и 30° ю.ш. в каждом полушарии дуют два пассатных ветра: в Северном полушарии внизу северо-восточный, вверху юго-западный, в Южном внизу — юго-восточный, вверху северо-западный. Верхнее течение называется антипассат, противопассат, или верхний пассат. За 30° северной и ю.ш. верхние, идущие от экватора, слои воздуха опускаются к поверхности земли и правильность экваториального и полярного течений прекращается. С полярной границы пассата (30°) часть воздушной массы возвращается к экватору как нижний пассат, а другая часть течет в более высокие широты и является в Северном полушарии как юго-западный или западный ветер, а в Южном — как северо-западный или западный ветер.

Когда относительно холодные воздушные массы из умеренных широт поступают в субтропики, происходит нагревание воздуха и развитие мощных конвективных потоков (подъём воздушных масс) со скоростью подъёма 4 метра в секунду. Образуются кучевые облака. На высоте 1200-2000 м образуется задерживающий слой: изотермический (температура не меняется с высотой) или инверсионный (температура увеличивается с высотой). Он задерживает развитие облачности, поэтому осадков очень мало. Лишь изредка встречаются мелкокапельные дожди.

51 Вопрос. Муссоны, условия формирования и их влияние на климат.

Ответ:

Муссо́н — устойчивые ветры, периодически меняющие свое направление; летом дуют с океана, зимой — с суши; свойственны тропическим областям и некоторым приморским странам умеренного пояса (Дальний Восток). Муссонный климат характеризуется повышенной влажностью в летний период.

Характеристика

В каждом месте области муссонов в течение каждого из двух основных сезонов существует режим ветра с резко выраженным преобладанием одного направления (квадранта и октанта) над другими. При этом в другом сезоне преобладающее направление ветра будет противоположным или близким к противоположному. Таким образом, в каждой муссонной области есть летний и зимний муссоны с взаимно противоположными или, по крайней мере, с резко различными преобладающими направлениями.

Конечно, кроме ветров преобладающего направления, в каждом сезоне наблюдаются и ветры других направлений: муссон испытывает перебои. В переходные сезоны, весной и осенью, когда происходит смена муссонов, устойчивость режима ветра нарушается.

Устойчивость муссонов связана с устойчивым распределением атмосферного давления в течение каждого сезона, а их сезонная смена – с коренными изменениями в распределении давления от сезона к сезону. Преобладающие барические градиенты резко меняют направление от сезона к сезону, вместе с этим меняется и направление ветра.

В случае муссонов, как и в случае пассатов, устойчивость распределения вовсе не означает, что в течение сезона над данным районом удерживается один и тот же антициклон или одна и та же депрессия. Например, зимой над Восточной Азией последовательно сменяется целый ряд антициклонов. Но каждый из этих антициклонов сохраняется относительно долго, а число дней с антициклонами значительно превышает число дней с циклонами. В результате антициклон получается и на многолетней средней климатической карте. Северные направления ветра, связанные с восточными перифериями антициклонов, преобладают над всеми другими направлениями ветра; это и есть зимний восточно-азиатский муссон. Итак, муссоны наблюдаются в тех районах, где циклоны и антициклоны обладают достаточной устойчивостью и резким сезонным преобладанием одних над другими. В тех же областях Земли, где циклоны и антициклоны быстро сменяются друг от друга и одни мало преобладают над другими, режим ветра изменчив и не похож на муссонный. Так обстоит дело и в большей части Европы.

Распространение

Летом муссоны дуют с океана на материки, зимой — с материков на океаны; свойственны тропическим областям и некоторым приморским странам умеренного пояса (например, Дальний Восток). Наибольшей устойчивостью и скоростью ветра муссоны обладают в некоторых районах тропиков (особенно в экваториальной Африке, странах Южной и Юго-Восточной Азии и в Южном полушарии вплоть до северных частей Мадагаскара и Австралии). В более слабой форме и на ограниченных территориях муссоны обнаруживаются и в субтропических широтах (в частности, на юге Средиземного моря и в Северной Африке, в области Мексиканского залива, на востоке Азии, в Южной Америке, на юге Африки и Австралии).

52 Вопрос. Местные ветры (бора, фён, ледниковые) и условия их формирования.

Ответ:

Фён — сильный, порывистый, тёплый и сухой местный ветер, дующий с гор в долины.

Холодный воздух с высокогорий быстро опускается вниз по сравнительно узким межгорным долинам, что приводит к его адиабатическому нагреванию. При опускании на каждые 100 м воздух нагревается примерно на 1 °C. Спускаясь с высоты 2500 м, он нагревается на 25 градусов и становится тёплым, даже горячим. Обычно фён продолжается менее суток, но иногда длительность доходит до 5 суток, причём изменения температуры и относительной влажности воздуха могут быть быстрыми и резкими.

Фёны особенно часты весной, когда резко возрастает интенсивность общей циркуляции воздушных масс. В отличие от фёна, при вторжении масс плотного холодного воздуха образуется бора.

Бора́— сильный холодный порывистый местный ветер, возникающий в случае, когда поток холодного воздуха встречает на своём пути возвышенность; преодолев препятствие, бора с огромной силой обрушивается на побережье. Вертикальные размеры боры — несколько сот метров. Затрагивает, как правило, небольшие районы, где невысокие горы непосредственно граничат с морем. В России особенно сильны боры Новороссийской бухты и Геленджикской бухты (где имеют северо-восточное направление и дуют свыше 40 дней в году), Новой Земли, берегов Байкала (сарма возле пролива Ольхонские ворота), чукотского города Певек (т.н. «южак»). В Европе наиболее известны боры Адриатического моря (в районе городов Триест, Риека, Задар, Сень и др.). В Хорватии ветер называют бу́ра. Сходен с борой и ветер «норд» в районе Баку, мистраль на Средиземноморском побережье Франции от Монпелье до Тулона, «нортсер» в Мексиканском заливе. Продолжительность боры — от суток до недели. Суточный перепад температур во время боры может достигать 40 °C.

Бора возникает в Новороссийске и побережье Адриатики в тех случаях, когда холодный фронт подходит к прибрежному хребту с северо-востока. Холодный фронт сразу же переваливает через невысокий хребет. Под воздействием силы тяжести холодный воздух низвергается вниз по горному хребту, при этом приобретая большую скорость.

Перед появлением боры у вершин гор можно наблюдать густые облака, которые жители Новороссийска называют «борода». Первоначально ветер крайне неустойчив, меняет направление и силу, но постепенно приобретает определённое направление и огромную скорость — до 60 м/с на Маркотхском перевале близ Новороссийска. В 1928 году был зарегистрирован порыв ветра в 80 м/с. В среднем скорость ветра при боре достигает в районе Новороссийска зимой более 20 м/с. Падая на поверхность воды, этот нисходящий поток вызывает штормовой ветер, вызывающий сильное волнение на море. При этом резко понижается температура воздуха, которая перед началом боры была над теплым морем достаточно высокой.

Иногда бора вызывает значительные разрушения в прибрежной полосе (так, в Новороссийске в 2002 году бора стала причиной гибели нескольких десятков человек); на море ветер способствует сильному волнению; усилившиеся волны затапливают берега и также приносят разрушения; при сильных морозах (в Новороссийске порядка −20...−24 °C) они застывают, и образуется ледяная корка (на Адриатике единственное место, где образуется ледяная корка, это город Сень. Иногда бора ощущается и далеко от берега (на Черном море на 10–15 километров вглубь моря, на Адриатике при некоторых синоптических положениях охватывает значительную часть моря).

Леднико́вый ве́тер — катабатический ветер, дующий вниз по течению ледника.

Этот ветер не имеет суточной периодичности, так как температура поверхности ледника круглые сутки производит на воздух охлаждающее действие. Надо льдом господствует инверсия температуры, и холодный воздух стекает вниз. Над некоторыми ледниками Кавказа скорость ледникового ветра порядка 3-7 м/сек. Вертикальная мощность потока ледникового ветра порядка нескольких десятков, в особых случаях сотен метров. Явление ледниковых ветров в громадных размерах представлено ледяными плато Антарктиды.

53 Вопрос. Местные ветры (бриз, стоковые, горно-долинные, суховеи) и условия их формирования.

Ответ:

Бриз— ветер, который дует на побережье морей и больших озёр. Направление бриза меняется дважды в сутки: дневной (или морской) бриз дует с моря на разогретое дневными лучами Солнца побережье. Ночной (или береговой) бриз имеет обратное направление. Скорость бриза небольшая, и составляет 1—5м/с, редко больше. Бриз заметен только в условиях слабого общего переноса воздуха, как правило в тропиках, а в средних широтах — в устойчивую безветренную погоду. Вертикальная высота (мощность) воздушного слоя — днем до 1-2 км, ночью — несколько меньше. На большей высоте наблюдается обратное течение — антибриз. Бризовая циркуляция затрагивает области побережья и моря шириной 10-50 км. Морской бриз понижает температуру воздуха в дневное время и делает воздух более влажным. Бриз чаще бывает летом, когда разница температур между сушей и водоёмом достигает наибольших значений.

Стоковые ветры

Над центральной поверхностью ледяного покрова Антарктиды формируется очень холодная толща воздуха, которая растекается во все стороны по склонам ледникового покрова, образуя так называемые, сто́ковые ве́тры (чаще всего юго-восточные) — перенос выхоложенного воздуха по наклону местности в сторону океана. Так как, кроме барического градиента, на этот перенос воздуха влияет сила тяжести, то по мере приближения воздуха к береговой линии в нижних 100—200 м могут развиваться очень большие скорости ветра, до 20 м/сек и быстрее, с резко выраженной порывистостью. Вместе с сильными ветрами, вызываемыми постоянным прохождением глубоких циклонов вокруг материка Антарктиды, стоковые ветры делают многие районы побережья Антарктиды самыми ветреными местами на Земном шаре.

Го́рно-доли́нные ветры́ – ветра с суточной периодичностью, схожие с бризами, что наблюдаются в горных системах.

Днём долинный ветер дует из горла долины вверх по долине, а также вверх по горным склонам. Ночью горный ветер дует вниз по долине, в сторону равнины.

Горно-долинные ветры хорошо выражены во многих долинах и котловинах Альп, Кавказа, Памира и в горах, главным образом в тёплое полугодие. Эти ветры являются одной из особенностей горного климата. Вертикальная мощность их значительна и измеряется километрами: ветры заполняют всё поперечное сечение долины, вплоть до гребней её боковых хребтов. Как правило, они не сильны, но иногда достигают 10 м/сек и более.

Можно различать, по крайней мере, две независимо действующие причины возникновения горно-долинных ветров. Одна из этих причин создаёт дневной подъём или ночное опускание воздуха по горным склонам – ветры склонов. Другая – создаёт общий перенос воздуха вверх по долине днём и вниз ночью – горно-долинные ветры в тесном смысле слова.

Сухове́й — тип погоды, характеризуемый высокой температурой воздуха и низкой относительной влажностью воздуха, часто в сочетании с умеренным (6-9 м/с) или сильным (10 м/с и более) ветром. В дневные часы относительная влажность воздуха при суховее составляет менее 30% (порой снижаясь до 10 — 15% и даже менее), а температура воздуха составляет выше 25 — 30 °C (иногда 40 °C и выше). Наиболее часто наблюдается в полупустынях и пустынях, но может наблюдаться и в степной зоне (особенно в период засухи).

В СНГ суховеи характерны для Прикаспия и Казахстана, юга Украины, иногда могут наблюдаться в лесостепной и даже лесной зоне.

При высокой температуре воздуха суховей вызывает интенсивное испарение воды из почвы, с поверхности растений и водоёмов, что может вызвать порчу урожаев зерновых и плодовых культур, гибель растений. Высокая температура и низкая влажность воздуха при суховеях являются результатом местной трансформации (прогревания) воздушных масс, чаще всего арктического происхождения, над сильно нагретой земной поверхностью и нисходящего движения воздуха в антициклонах. Иногда при суховеях воздух в Европейской части СССР имеет среднеазиатское или малоазиатское происхождение. Тропические воздушные массы зарождаются над пустынями Африки, Малой Азии, Средней Азии, с ними суховеи распространяются до лесостепей России и Казахстана, а ещё чаще вторгаются в полупустыни и степи.

Защитой от суховеев служат лесозащитные полосы, орошение почвы и мелиорация.

54 Вопрос. Погода. Прогноз погоды.

Ответ:

Пого́да — совокупность значений метеорологических элементов и атмосферных явлений, наблюдаемых в определённый момент времени в той или иной точке пространства. Понятие «Погода» относится к текущему состоянию атмосферы, в противоположность понятию «Климат», которое относится к среднему состоянию атмосферы за длительный период времени. Если нет уточнений, то под термином «Погода» понимают погоду на Земле. Погодные явления протекают в тропосфере (нижней части атмосферы) и в гидросфере. Погоду можно описать давлением, температурой и влажностью воздуха, силой и направлением ветра, облачностью, атмосферными осадками, дальностью видимости, атмосферными явлениями (туманами, метелями, грозами) и другими метеорологическими элементами.

Прогноз погоды — научно обоснованное предположение о будущем состоянии погоды в определённом пункте или регионе на определённый период. Составляется (разрабатывается) государственными или коммерческими метеорологическими службами на основе методов метеорологии.

Прогнозы делятся по заблаговременности периода, на который даётся прогноз:

сверхкраткосрочные (СКПП) — до 12 часов;

краткосрочные (КПП) — от 12 до 36 часов;

среднесрочные (СПП) — от 36 часов до 10 суток;

долгосрочные (ДПП) — от 10 суток до сезона (3 месяца);

сверхдолгосрочные (СДПП) — более чем на 3 месяца (год, несколько лет).

Оправдываемость прогнозов тем ниже, чем выше заблаговременность. Оправдываемость СКПП составляет приблизительно 95-96 %, КПП 85-95 %, СПП 65-80 %, ДПП 60-65 %, СДПП — около 50 %.

Прогнозы погоды делятся по типам в зависимости от целей, для которых они разработаны:

прогнозы общего пользования (публикуемые в СМИ и на интернет-сайтах) содержат краткую информацию об облачности, атмосферных осадках, атмосферных явлениях, ветре, температуре, влажности воздуха и атмосферном давлении;

авиационные прогнозы содержат детальную характеристику ветра, видимости, атмосферных явлений, облачности, температуры воздуха;

морские и речные прогнозы содержат детальную характеристику ветра, волнения, атмосферных явлений, температуры воздуха;

сельскохозяйственные (агрометеорологические) прогнозы содержат детальную характеристику атмосферных осадков и температуры воздуха.

55 Вопрос. Местные признаки погоды

Предполагаемый ответ:

МЕСТНЫЕ ПРИЗНАКИ ПОГОДЫ

Прогнозы погоды, составляемые в метеорологических центрах (бюро погоды) и передаваемые для мореплавателей по радио, обычно характеризуют общие процессы развития погоды над частью океана или значительным его районом и не всегда отражают ожидаемое изменение погоды в каком-либо локальном районе, где находится судно. Поэтому в районе плавания судна время осуществления предсказанных явлений погоды и их интенсивность может несколько отличаться от значений, указанных в прогнозе.

Известно, что на погоду оказывают влияние местные условия: близость берега и его рельеф, степень прогретости подстилающей поверхности (температура воды деятельного слоя океана), над которой проходят воздушные массы и фронты. Эти условия могут усилить или ослабить основные факторы, формирующие условия погоды, и вместе с тем увеличить или уменьшить вероятность появления (возникновения) тумана, выпадения осадков, усиления ветра до штормового и т. п. В этом отношении местные признаки погоды, при отсутствии синоптической карты, могут оказать существенную помощь в определении будущих условий погоды.

Таким образом, местными признаками погоды будем считать те явления в природе, по которым заблаговременно можно обнаружить процессы, обусловливающие ту или иную погоду или ее изменения. Такими признаками служит появление облаков, изменение направления и скорость ветра (как у поверхности океана, так и на высотах), цвет неба, характер изменения давления, температуры и влажности воздуха и др.

Местные признаки погоды можно разделить на общие и локальные. К общим признакам относятся те, которые сохраняют свое значение для большинства районов Мирового океана и вытекают из физической сущности атмосферных процессов. Локальные признаки имеют значение только для ограниченного района и определяются его физико-географическими особенностями.

Использование местных признаков погоды при наличии соответствующего опыта и знания гидрометеорологии может дать хорошие результаты, но необходимо иметь в виду следующее:

— чем резче выражены общие процессы погоды, тем слабее сказывается влияние местных условий;

— чем больше признаков дают указание на изменение или сохранение предстоящей погоды, тем больше вероятность их осуществления;

— если наблюдаемые местные признаки погоды противоречат друг другу, то следует ожидать неустойчивую погоду;

— чем медленнее изменяются явления, служащие в качестве признаков погоды, тем медленнее будет происходить изменение самой погоды, и наоборот.

Для того чтобы можно было быстрее и удобнее использовать наблюдаемые местные признаки погоды для определения ожидаемых условий погоды, сгруппируем их по характеру ожидаемой погоды (табл. 14).

Таблица 14. Перечень местных признаков погоды, соответствующих основным типам ожидаемой погоды

56 Вопрос. Предмет и задачи метеорологии.

Ответ:

Метеорология (от греч. meteora — атмосферные явления и logos — слово, учение), наука о земной атмосфере и происходящих в ней процессах. Основной раздел метеорологии — физика атмосферы.

Метеорология изучает состав и строение атмосферы; теплооборот и тепловой режим в атмосфере и на земной поверхности; влагооборот и фазовые превращения воды в атмосфере, движения воздушных масс; электрические, оптические и акустические явления в атмосфере. К метеорологии относятся актинометрия, динамическая и синоптическая метеорология, атмосферная оптика, атмосферное электричество, аэрология, а также прикладные метеорологические дисциплины.

Теоретической основой метеорологии служат общие законы физики и химии, записанные применительно к атмосфере. Главными задачами метеорологии являются описание состояния атмосферы, в данный физический момент времени и прогноз ее состояния на будущее. В некоторых случаях возникает необходимость восстановить состояние атмосферы в прошлом.

Использование в метеорологии и климатологии точных физических законов, а сейчас и сложного математического аппарата роднит эту науку с физико-математическими науками. В то же время все атмосферные движения протекают на планете Земля с характерными только для нее очертаниями материков и океанов, строением рельефа, распределением рек, морей, ледникового, снежного покровов и растительности. Это определяет географичность метеорологии и климатологии и их вхождение в комплекс географических наук.

Понимание закономерностей климата возможно на основании

изучения тех общих закономерностей, которым подчинены атмосферные процессы. Поэтому при анализе причин возникновения различных типов климата и их распределения по земному шару климатология исходит из понятий и законов метеорологии.

Поэтому курсы метеорологии и климатологии излагаются не порознь, а по возможности как единое целое.

57 Вопрос. История развития метеорологической службы России.

Полный ответ:

13 апреля 1834 года (по новому стилю) указом императора Николая I в Санкт-Петербурге была учреждена «Нормальная магнитная и метеорологическая обсерватория». Это событие открыло новую эру в истории метеорологии. Впервые был создан центр, откуда стало осуществляться руководство всеми гидрометеорологическими и магнитными наблюдениями в России по единым методикам и программам.

Однако регулярные наблюдения за погодой стали вести гораздо раньше, еще в XVIII веке. Петр I, придавая огромное значение знанию о погоде (особенно для мореплавания), дал распоряжение вице-адмиралу К. Крюйсу проводить регулярные метеорологические наблюдения. Указ от 28 марта 1722 года гласил: «Его величество указал Вашему превосходительству отписать, чтобы Вы приказали иметь справедливую записку журналу, погоде и ветрам и присылать понедельно сюда» (в Москву, где жил тогда Петр). Но прошло еще три года, прежде чем 1 декабря 1725 года в стенах «Академии наук и всяческих искусств» академиком Ф. Майером были организованы регулярные измерения метеорологических параметров. Эту дату можно считать рождением первой российской метеостанции. В том же 1725 году была снаряжена Великая Северная экспедиция, создавшая около 20 метеорологических станций.

Мы не были первооткрывателями в этой области. С начала XVIII века во многих городах Западной Европы и США производились регулярные метеонаблюдения. Однако уже к середине XIX века с созданием в 1849 году Главной физической обсерватории (ГФО), «...объединившей при посредстве филиалов все физические наблюдения обширной Российской империи...», Россия заняла лидирующее положение в организации службы погоды.

1 апреля 1849 года закончилось строительство нового здания обсерватории на 23-й линии Васильевского острова у самой Невы. К слову сказать, историческое здание до сих пор в основном сохранило свой первоначальный вид. И в нем по-прежнему располагаются учреждения Гидрометслужбы Санкт-Петербурга. Получается, что и у этого приметного здания в апреле тоже будет юбилей.

9 июля 1849 года директором ГФО был назначен академик Адольф Яковлевич Купфер, вклад которого в развитие гидрометеорологической службы России очень велик и требует отдельного разговора. Купфер дал мощный импульс общеевропейской службе погоды, проведя переговоры со всеми выдающимися метеорологами Европы и договорившись о бесплатном обмене телеграфными метеорологическими наблюдениями. Нам не дано знать, как далеко простирались его самые смелые мечты и планы. Предчувствовал ли он, что его усилиями рождается прообраз теперешней Всемирной метеорологической организации, объединяющей в своих рядах национальные метеослужбы 188 государств? К большому сожалению, ученый умер, не завершив все свои планы.

С основанием Главной физической обсерватории начался новый этап в развитии русского метеорологического дела. Многочисленные морские экспедиции, освоение просторов Сибири и Дальнего Востока сопровождались открытием новых пунктов наблюдений за погодой. На обширной редконаселенной территории России уже создавалась регулярная сеть станций наблюдения. К концу XIX века их насчитывалось 917.

Яркий след в истории отечественной и мировой метеорологии оставил академик Генрих Иванович Вильд, возглавивший обсерваторию в 1865 г. На Венском конгрессе в 1873 г. он был избран членом Международного метеорологического комитета, а в 1879 г. на первом международном конгрессе в Риге – президентом Международного метеорологического комитета. И возглавлял его в течение 17 лет. С именем Г. И. Вильда связаны организация службы погоды, службы штормовых предупреждений, издание метеорологических бюллетеней, создание обобщающих трудов и справочных пособий по метеорологии. Им были предложены условные обозначения для атмосферных явлений, которые в основном сохранились и по настоящее время. Надо сказать, что Генрих Иванович был к тому же еще и выдающимся изобретателем метеорологических приборов. До сих пор используются созданные им флюгер и барометр, в свое время точнейшие в мире.

Все это дела давно минувших дней. И мы говорим о них сегодня, чтобы отдать долг памяти тем, кто закладывал основы современной Гидрометеослужбы. Теперь пора вернуться в год нынешний и попытаться оценить, как мы распорядились оставленным нам наследством.

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды по-прежнему является одной из влиятельных в международных кругах. А ее нынешний руководитель А. И. Бедрицкий в 2003 г. впервые после Г. И. Вильда избран президентом Всемирной метеорологической организации.

Политические и экономические преобразования 1990-х годов негативно отразились на состоянии Гидрометеослужбы. В первую очередь это коснулось сети метеорологических станций и постов, число которых в тот период уменьшилось почти на треть. Только с 2000 года эту тенденцию удалось переломить. И сейчас наблюдательная сеть России – это почти 1860 станций. Все они каждые три часа отсылают свои данные в центры сбора информации. Это должно происходить не позднее чем через 25 минут после наблюдений.

Качество прогнозов определяется не только технической оснащенностью службы, но и уровнем развития науки. Нынешнее качество – это предел наших научных знаний. Чтобы продвинуться вперед в области прогнозирования, нужно развивать науку. Только в этом случае можно ожидать, что качество прогноза погоды, в частности опасных явлений, заметно повысится.

Тема финансирования вот уже долгие годы остается достаточно острой для Гидрометеослужбы. Бюджет отпускает деньги на погоду крайне скупо. А ведь метеорология не принадлежит к числу «чистых наук». Практические ее плоды весомы и могут быть выражены во вполне конкретных цифрах. Доход от прогнозов погоды для всех отраслей экономики России в 2008 году достиг 18,3 миллиарда рублей. Наибольший экономический эффект прогнозов (41%) был зафиксирован в отрасли «Транспорт и связь». Как видим, метеорология – благодарная по отношению к государству область деятельности.

Нельзя не отметить, впрочем, некоторые позитивные сдвиги в области перевооружения. Мировой банк реконструкции и развития принял решение выделить целевой кредит на техническое переоснащение нашей службы в сумме около 80 миллионов долларов. Еще 53 миллиона – средства российского правительства. В рамках проекта в Гидрометеоцентре РФ установлен суперкомпьютер, развивается наблюдательная сеть, оснащаются станции, закуплено новое радиолокационное оборудование, которое необходимо для прогноза опасных явлений: градов, шквалов. Проект предполагается реализовать в течение пяти лет.

В Санкт-Петербургском центре по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в соответствии с этим проектом делается очень многое. На каждой станции наблюдательной сети Ленинградской области будут установлены автоматические метеорологические станции, что повысит качество наблюдений. В ближайшее время будет осуществлена поставка одной стационарной и одной передвижной поверочных лабораторий. На аэрологической станции Воейково 27 марта 2008 года введен в эксплуатацию аэрологический комплекс МАРЛ-А. И это только малая часть.

За 175 лет деятельности Гидрометеорологической службы России сменились многие поколения гидрометеорологов, но их усилиями, их безусловной преданностью, достойным служением выбранному раз и навсегда делу удалось сохранить национальное достояние России – ее Гидрометеорологическую службу.

58 Вопрос. Опасные метеорологические явления.

Предполагаемый ответ:

Типовой перечень и критерии опасных метеорологических явлений

К опасным метеорологическим явлениям (ОЯ) относятся явления погоды, которые интенсивностью, продолжительностью и временем возникновения представляют угрозу безопасности людей, а также могут нанести значительный ущерб отраслям экономики.

На основании приведенного ниже типового (примерного) перечня опасных явлений территориальные управления гидрометслужбы (УГМС) составляют уточненный с учетом местной специфики перечень опасных явлений для своей территории обслуживания.

Характеристики и критерии или определение ОЯ

А.1 Очень сильный ветер

Ветер при достижении скорости при порывах не менее 25 м/с, или средней скорости не менее 20 м/с; на побережьях морей и в горных районах 35 м/с или средней скорости не менее 30 м/с

А.2 Ураганный ветер (ураган)

Ветер при достижении скорости 33 м/с и более

А.3 Шквал

Резкое кратковременное (в течение нескольких минут, но не менее 1 мин) усиление ветра до 25 м/с и более

А.4 Смерч

Сильный маломасштабный вихрь в виде столба или воронки, направленный от облака к подстилающей поверхности

А.5 Сильный ливень

Сильный ливневый дождь с количеством выпавших осадков не менее 30 мм за период не более 1 ч

А.6 Очень сильный дождь (очень сильный дождь со снегом, очень сильный мокрый снег, очень сильный снег с дождем)

Выпавший дождь, ливневый дождь, дождь со снегом, мокрый снег с количеством не менее 50 мм, в ливнеопасных (селеопасных) горных районах – не менее 30 мм за период времени не более 12 ч

А.7 Очень сильный снег

Выпавший снег, ливневый снег с количеством не менее 20 мм за период времени не более 12 ч

А.8 Продолжительный сильный дождь

Дождь с короткими перерывами (не более 1 ч) с количеством осадков не менее 100 мм (в ливнеопасных районах с количеством осадков не менее 60 мм) за период времени более 12 ч, но менее 48 ч, или 120 мм за период времени более 2 сут

А.9 Крупный град

Град диаметром 20 мм и более

А.10 Сильная метель

Перенос снега с подстилающей поверхности (часто сопровождаемый выпадением снега из облаков) сильным (со средней скоростью не менее 15 м/с) ветром и с метеорологической дальностью видимости не более 500 м продолжительностью не менее 12 ч

А.11 Сильная пыльная (песчаная) буря

Перенос пыли (песка) сильным (со средней скоростью не менее 15 м/с) ветром и с метеорологической дальностью видимости не более 500 м продолжительностью не менее 12 ч

А.12 Сильный туман (сильная мгла)

Сильное помутнение воздуха за счет скопления мельчайших частиц воды (пыли, продуктов горения), при котором значение метеорологической дальности видимости не более 50 м продолжительностью не менее 12 ч

А.13 Сильное гололедно - изморозевое отложение

Диаметр отложения на проводах:

гололеда – диаметром не менее 20 мм;

сложного отложения или мокрого (замерзающего) снега – диаметром не менее 35 мм;

изморози – диаметр отложения не менее 50 мм

А.14 Сильный мороз

В период с ноября по март значение минимальной температуры воздуха достигает установленного для данной территории опасного значения или ниже его

А.15 Аномально-холодная погода

В период с октября по март в течение 5 дней и более значение среднесуточной температуры воздуха ниже климатической нормы на 7 °С и более

А.16 Сильная жара

В период с мая по август значение максимальной температуры воздуха достигает установленного для

А.17 Заморозки

Понижение температуры воздуха и/или поверхности почвы (травостоя) до значений ниже 0°С на фоне положительных средних суточных температур воздуха в периоды активной вегетации сельхозкультур или уборки урожая, приводящее к их повреждению, а также к частичной или полной гибели урожая сельхозкультур

А.18 Аномально- жаркая погода

В период с апреля по сентябрь в течение 5 дней и более значение среднесуточной температуры воздуха выше климатической нормы на 7 °С и более

А.19 Чрезвычайная пожарная опасность

Показатель пожарной опасности относится к 5-му классу (10 000 °С по формуле Нестерова)

К неблагоприятным метеорологическим явлениям относятся метеорологические явления, которые по своим характеристикам (интенсивности, продолжительности) не достигают критериев ОЯ, но значительно затрудняют деятельность отдельных отраслей экономики.

59 Вопрос. Современное состояние практической и теоретической метеорологии.

Предполагаемый ответ:

Метеорология и климатология - науки естественного цикла, изучающие одну из географических оболочек - атмосферу.

Метеорология - наука, изучающая строение, химические и физические свойства атмосферы, закономерности возникновения и протекания атмосферных процессов и явлений, занимается прогнозированием развития атмосферных процессов и разрабатывает методы воздействия на них. Объектом метеорологии является совокупность атмосферных процессов и явлений. Предмет метеорологии - изучение закономерностей развития и протекания физических процессов в атмосфере, их связь с природными процессами других геосфер и близким космосом.

На основе развития метеорологических наблюдений возникла климатология. Климатология - наука, которая изучает закономерности формирования климата Земли и отдельных ее регионов, описывает основные типы климатов и закономерности их распределения в пределах географической оболочки. Климатология изучает состояние атмосферы за длительный период времени, учитывает влияние на атмосферу других геосфер.

Сложность предмета исследований метеорологии и потребности различных отраслей экономики привели к необходимости возникновения различных отраслевых дисциплин. На основе разделения предмета исследования в метеорологии выделяют следующие подотрасли:

- Синоптическая метеорология (прогнозирование погоды);

- Динамическая метеорология (теоретические основы науки);

- Актинометрия (изучение режимов денежных потоков солнечной радиации);

- Климатология.

Отраслевые науки, обеспечивающих различные потребности хозяйства:

- Агрометеорология;

- Авиационная метеорология;

- Строительная метеорология;

- Медицинская метеорология.

Современная научная метеорология ведет начало с XVII века, когда были заложены основы физики, частью которой изначально была и метеорология. Тогда же были изобретены первые метеорологические приборы и появилась возможность инструментальных наблюдений.

Инструментальные наблюдения начались во второй половине XVII века и в первой половине XVIII века. Они проводились в некоторых пунктах Европы, а также во время морских путешествий. В то же время появились первые метеорологические теории. К середине XVIII века М.В. Ломоносов уже считал метеорологию самостоятельной наукой со своими задачами и методами. Он создал первую теорию атмосферного электрического тока, разработал метеорологические приборы, высказал ряд важных соображений о климате и о возможностях научного прогнозирования погоды.

Во второй половине XVIII века была организована международная сеть метеорологических станций в Европе (более 30), которая функционировала 12 лет. В начале XIX века возникают первые государственные сети станций и благодаря трудам А.Гумбольдт и Г.В.Дове в Германии закладываются основы метеорологии и климатологии. В 1820 году Г.В. Брандес составил первые синоптические карты, а после изобретения телеграфа с 50-х годов по инициативе известного астронома У.Левер "у Франции и Фицроя в Англии синоптический метод исследования атмосферных процессов быстро стал общеупотребительным. На его основе возникли служба погоды и новая отрасль метеорологической науки - синоптическая метеорология.

К середине XIX века относится организация первые метеорологические институтов, в частности Главной физической (теперь - геофизической) обсерватории в Петербурге.

Развитие метеорологии в XX веке шло бурными темпами. Успехи динамической метеорологии были связаны в XX веке с трудами Бьеркнеса, Маргулес, Непиром-Шоу, Фридмана и т.д.. Сегодня ярко выраженная тенденция к сближению динамической и синоптической метеорологии. Большие успехи достигнуты в начале XX века в области аэрологических исследований. Во многих странах выдвигались замечательные организаторы и исследователи этого нового направления, в частности Тейсеран де Бор во Франции, Ассман в Германии, открыли существование стратосферы. Позже стало известно имя изобретателя первого радиозонд - Б.А.Молчанова. Состоялся прогресс в актинометрия, развитие радиометеорологии, биометеорология.

60 Вопрос. Долгосрочный и краткосрочный прогнозы погоды. Работа ВМО.

Полный ответ:

ДОЛГОСРОЧНЫЙ ПРОГНОЗ ПОГОДЫ

Пояснение:

Даётся детализация преобладающих метеоусловий по периодам (характер осадков и дневная максимальная температура), затем общая характеристика аномальности месяца. Норма+ (Норма-) - ожидаемые значения вблизи нормы на положительном (отрицательном) фоне.

Прогнозы на 10 суток и более (на полмесяца, месяц, сезон) относятся к долгосрочным. Разумеется, на такой период невозможно предвидеть дни и регионы, где будут локализованы отдельные циклоны, фронты, зоны осадков и экстремумов температуры, и т.д. Но предсказать общую тенденцию погоды и её отклонение от сезонной нормы (аномалию температуры и осадков) в ряде случаев удаётся: будет ли месяц теплее или холоднее, влажнее или суше, чем обычно. Такого рода прогнозы, при всей их несовершенности, всё же имеют более высокую оправдываемость, чем случайное совпадение, а стало быть могут быть использованы как ориентировочные. Сейчас оправдываемость долгосрочных пр-зов лишь около 70%, в то время как оправдываемость краткосрочных пр-зов на 1-2 дня составляет около 90%.

В краткосрочных прогнозах погоды общего назначения указывается следующие метеорологические величины (элементы): облачность, осадки, направление и скорость ветра, минимальная температура воздуха ночью и максимальная температура днем (в ˚С), а также явления погоды. В табл. 1–5 приведены термины, используемые в прогнозах для различных метеорологических величин (элементов), явлений погоды и соответствующие им количественные характеристики.

Для учета специфики ожидаемого синоптического процесса и/или влияния региональных особенностей территории, по которой составляется прогноз, в случае если прогнозируемые метеорологические величины и явления погоды в отдельных частях территории будут значительно различаться, выполняют посредством детализации прогноза, применяя дополнительные градации. Для выделения отдельных частей территории используют характеристики географического положения (запад, юг, северная половина, центральные районы, правобережье, прибрежные районы, пригороды и др.), а также особенности рельефа местности (пониженные места, низины, долины, предгорья, перевалы, горы и т.д.).

Детализация прогноза по территории или пункту с использованием дополнительной градации и терминов «в отдельных районах» или «местами» допускается, как правило, при наличии влияния (воздействия) атмосферных процессов (явлений) мезометеорологического масштаба:

- ливневых осадков, гроз, града, шквала, связанных с развитием интенсивной конвекции;

- туманов и температуры воздуха (включая заморозки в воздухе и на почве), обусловленных влиянием особенностей рельефа местности или радиационными факторами (притоком солнечной радиации в атмосферу и на земную поверхность, ее поглощением, рассеянием, отражением, собственным излучением земной поверхности и атмосферы).

С целью учета влияния радиационных факторов допускается детализация прогноза температуры воздуха с использованием дополнительной градации и терминов «при прояснениях», «при натекании облаков».

Использование в прогнозе погоды терминов «местами» или «в отдельных районах (пунктах)» подразумевает, что ожидаемое явление погоды или значение метеорологической величины будет подтверждено данными наблюдений не более чем 50% метеорологических наблюдательных подразделений, находящихся на территории, по которой составлен прогноз.

Коротко о ВМО

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.

61 вопрос. Значение мониторинга атмосферы для народного хозяйства.

Предполагаемый полный ответ:

Мониторинг состава атмосферы

Мониторинг состава атмосферы и прогнозирование его изменений являются одним из важнейших условий устойчивого развития страны. Мониторинг дает необходимую информацию как для решения фундаментальных научных проблем, связанных с изучением и прогнозированием глобальных изменений среды обитания человека и климата Земли, так и для выработки эффективной экологической политики, в частности, в области принятия и исполнения Международных соглашений: Монреальского и Киотского протоколов, Конвенций о трансграничном переносе загрязнений, об устойчивых органических загрязнениях и целом ряде других. Учитывая, что природно-экологические условия России, их разнообразие являются важнейшим ресурсом в сфере регулирования глобального баланса парниковых газов и многих загрязняющих примесей, такая информация может стать основанием для получения страной компенсации за ущерб, наносимый поступающими на ее территорию загрязнениями.

Основная цель создаваемой Российской системы мониторинга состава атмосферы (РСМСА) заключается в проведении комплексных наблюдений содержания в атмосферном воздухе газовых и аэрозольных примесей, радиационных и термодинамических параметров для обнаружения изменений состояния атмосферы и прогнозирования возможных последствий.

РСМСА дополнит систему глобального мониторинга состава атмосферы (GAW), действующую под эгидой ВМО и испытывающую крайнюю необходимость в создании сети станций на севере Евразии. Структура РСМСА повторяет в основном структуру GAW. На территории России создаются две обсерватории (глобальные станции) - на Северном Кавказе и в центре Сибири, и около десятка региональных станций. Особенностью РСМСА является включение в эту систему Передвижной железнодорожной обсерватории, способной вести измерения всех ключевых примесей и параметров на большей части территории России и в соседних странах.

В состав сети входят две стационарных обсерватории, глобальные станции, одна передвижная обсерватория, 10-11 региональных станций и корреспондентские станции . В число последних включаются все наблюдательные станции или наблюдательные пункты, которые ведут измерения в рамках международных, национальных, областных и отраслевых экологических программ хотя бы одного необходимого для контроля состава атмосферы параметра.

Такое относительно небольшое количество станций при оптимальном их размещении способно давать необходимую информацию о составе атмосферы над всей территорией страны, антропогенных и природных эмиссиях ключевых примесей, процессах регионального и дальнего переноса загрязняющих веществ, включая перенос через российскую границу, а также давать независимую оценку состояния глобальной атмосферы.

Согласно рекомендациям ВМО и предложениям многочисленных экспертных групп, одна из обсерваторий должна располагаться в центре Сибири в зоне бореальных лесов на значительном удалении от промышленных объектов. При наличии высотной мачты (250-300 м) такая обсерватория способна давать информацию, репрезентативную для значительной части всего Сибирского региона.

Вторая обсерватория должна располагаться в высокогорной незагрязненной местности. Таким местом может быть Северный Кавказ. Ее отличительная особенность - способность контролировать состав свободной атмосферы, вынос загрязнений вверх за пределы загрязненного пограничного слоя и давать оценку изменениям состава глобальной атмосферы под воздействием человеческой деятельности.

Сеть региональных станций должна охватывать все эколого-климатические области России. В пределах каждой из этих областей воздушную среду можно, в первом приближении, рассматривать как единую фотохимическую систему. Т.е. достаточно иметь одну станцию высокого уровня, ведущую комплексные измерения, и несколько наблюдательных пунктов, чтобы, используя современные численные модели атмосферы, следить за состоянием воздушной среды в масштабе региона и прогнозировать ее изменения.

Передвижная обсерватория на базе двух специализированных железнодорожных вагонов объединяет все станции в единую сеть и сводит отдельные фрагменты химического состояния атмосферы в единую картину. Также она обеспечивает калибровку сетевых приборов, валидацию спутниковых данных и выполняет многие другие функции, в том числе обычной стационарной станции или обсерватории. В дополнение к перечисленным выше задачам мониторинга она может выявлять природные и техногенные экстремальные ситуации и прослеживать их развитие. Передвижная обсерватория действует на сети железных дорог России и стран СНГ. Предполагается, что обсерватория будет направляться и в другие страны, с целью уточнения источников примесей, фотохимических и динамических процессов, действующих на континенте.

Другой составной частью Российской системы мониторинга состава атмосферы являются космические средства наблюдений. Поскольку наиболее приоритетным направлением атмосферного мониторинга является контроль ее химического состава и возможных его изменений над территорией России, а не в глобальном масштабе, то в ближайшие годы работа космической системы должна проходить в основном в рамках двустороннего и многостороннего Международного сотрудничества в области космических исследований с активным использованием зарубежных спутников и систем наблюдения состава атмосферы. Благодаря разработанным в России методам и алгоритмам дистанционного зондирования, наличию уникальных технических разработок участие российских специалистов в уже действующих и планируемых международных космических проектах может быть полноценным и эффективным. Это позволяет в ближайшие годы сосредоточить огромные средства на развертывании наземной сети станций.

Передвижная обсерватория мониторинга природной среды

В 2003 году по техническому заданию разработанному Институтом физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН и ВНИИ железнодорожного транспорта МПС на Торжокском вагоностроительном заводе изготовлена передвижная обсерватория для наблюдения состава атмосферы и загрязнения природной среды.

Состав из 2-ух специализированных вагонов:

1 - вагон-лаборатория для наблюдений состава атмосферы в непрерывном режиме;

2 - химическая лаборатория.

Основные задачи:

Обсерватория решает широкий круг научных задач, связанных с изучением атмосферы, состояния экосистем и климата Земли, и дает необходимую информацию для прогнозирования их изменений под воздействием человеческой деятельности.

· В рамках Киотского протокола, Монреальского протокола и других международных соглашений ведет контроль исполнения принятых решений по ограничению выбросов в атмосферу парниковых, озоноразрушающих, токсичных и других веществ.

· Ведет калибровку национальных сетей и космических средств наблюдений атмосферы, связывая их в единую систему климатического мониторинга в Евразии.

· Проводит оценку региональных и местных загрязнений атмосферного воздуха и природной среды в интересах отдельных регионов, отраслей народного хозяйства и промышленных предприятий.

· Выполняет роль арбитра в экологических спорах, в том числе, международных.

· Контролирует возникновение и развитие экстремальных ситуаций природного и техногенного происхождения.

· Служит научно-производственной базой для обучения студентов российских и зарубежных учебных заведений в области наук о Земле и экологии.

Области применения:

· Контроль исполнения Международных экологических соглашений (Киотский и Монреальский протоколы, конвенции о трансграничном переносе загрязнении, ограничении производства устойчивых органических соединений и др.);

· Калибровка наземных наблюдательных сетей, валидация данных космического мониторинга природной среды;

· Выявление и прослеживание экстремальных ситуации и техногенных воздействии на окружающую среду;

· Решение фундаментальных научных проблем, связанных с глобальными изменениями природной среды и климата Земли;

· Контроль загрязнения полосы отвода железнодорожного транспорта;

· Оценка влияния работы железнодорожного транспорта на экологическое состояние окружающей территории.

Передвижная обсерватория ТРОИКА состоит из двух специализированных железнодорожных вагонов: непосредственно вагона-обсерватории и химической лаборатории.

Вагон-обсерватория ведет все те измерения и отбор проб, которые включены в систему GAW. В химической лаборатории проводится анализ проб воздуха и аэрозолей, а также воды, почвы и растений на химический, элементный и биологический состав. Обсерватория оборудована высокоточной навигационной системой GPS, автоматизированной системой сбора, обработки и передачи данных измерений, видео- и аудиоинформации через спутник. Кроме научного оборудования каждый из вагонов имеет два купе для операторов, кухню, душ, биотуалет, систему отопления и кондиционирования воздуха, комбинированную систему энергообеспечения с высокой полезной нагрузкой (20 кВт - в вагоне-обсерватории).

В состав химической лаборатории входит автомобиль-лаборатория для проведения специальных измерений и отбора проб на местности. Оба вагона могут работать вместе или раздельно в зависимости от научной программы.

Измерительный комплекс:

1. Непрерывные измерения концентраци и газов (O3, NO, NO2, СО, СO2, SO2, СН4, неметановые углеводороды) - газоанализаторы, газовые хромотографы.

2. Непрерывные измерения концентрации и микрофизических свойств аэрозолей - счетчики, нефелометры, аэтолометры.

3. Дистанционное зондирование содержания О3, NO2, СО, СН4 и аэрозолей в атмосфере - спектрофотометры, радиометр, поляризационный фотометр.

4. Отбор и анализ воздуха и аэрозолей на элементный, химический и изотопный состав - пробоотборники разных типов, рентгеновский спектрометр, газовые хромотографы.

5. Измерения солнечной радиации, термодинамических и метеорологических параметров - измерители интегральной и УФ радиации, измерители скоростей фотодиссоциации О3 и NO2, измеритель профиля температуры в слое 0-1200 м, акустоанемометр, метеоприборы.

6. Регистрация данных и их передача по телекоммуникационным каналам - GРS, телефон, сервер, персональные компьютеры.

7. Вспомогательное оборудование.

Характерные особенности и достоинства:

1. Использование сетевых приборов и международных калибровочных средств. Соответственно, высокое качество данных и привязка их к мировой сети мониторинга атмосферы.

2. Широкий диапазон измерений содержания примесей от низких фоновых значений до очень высоких концентраций вблизи источников.

3. Автоматизация измерений и передача основных результатов в Центр данных (г. Москва) в реальном времени.

4. Оптимальный набор измеряемых параметров позволяет контролировать текущее фотохимическое состояние атмосферы и прогнозировать его изменения, что важно в экстремальных экологических ситуациях.

62 Вопрос. Климат. Задачи климатологии. Классификация климатов Земного шара.

Ответ:

Кли́мат — многолетний режим погоды, характерный для данной местности в силу её географического положения.

Климат — статистический ансамбль состояний, через который проходит система: гидросфера → литосфера → атмосфера за несколько десятилетий. Под климатом принято понимать усреднённое значение погоды за длительный промежуток времени (порядка нескольких десятилетий) то есть климат — это средняя погода. Таким образом, погода — это мгновенное состояние некоторых характеристик (температура, влажность, атмосферное давление). Отклонение погоды от климатической нормы не может рассматриваться как изменение климата, например, очень холодная зима не говорит о похолодании климата. Для выявления изменений климата нужен значимый тренд характеристик атмосферы за длительный период времени порядка десятка лет. Основными глобальными геофизическими циклическими процессами, формирующими климатические условия на Земле, являются теплооборот, влагооборот и общая циркуляция атмосферы.

Главными задачами климатологии являются изучение глобальной климатической системы и прогноз возможных изменений глобального и локального климатов на ближайшее время и на далекую перспективу.

Классификация климатов

Климат является одной из физико-географических характеристик местности, и, таким образом, он определяется прежде всего географическим положением последней, то есть широтой, распределением суши и моря, характером суши.

В формировании климата любой местности большую роль играет ее высота над уровнем моря, а климата морских побережий и островных стран – течения в океане.

Классификаций климатов несколько. Есть строго научные, подробные классификации климатов всего земного шара, есть классификации для отдельных географических районов и даже для отдельных стран.

Наиболее простая и известная классификация, которой пользуются большинство людей, хотя она не является официально признанной и не отличается полнотой, следующая. Различают климаты холодный, умеренный и жаркий – по режиму температуры, кроме того, каждую из трех основных разновидностей климата можно в зависимости от режима осадков и влажности дополнительно характеризовать как морской (влажный, с ровным ходом температуры) или континентальный (сухой, с резкими колебаниями температуры).

Это упрощенная, приблизительная классификация земных климатов, не включающая многие важные климатические особенности, например, зону муссонов или высокогорные районы и т.п.

Существует ряд классификаций, созданных известными климатологами: В. Кеппеном, Б.П. Алисовым, А.А. Григорьевым, М.И. Будыко, Л.С. Бергом и др.

Интересную и вместе с тем простую классификацию климатических режимов северного полушария предложил ученый М.И. Будыко. Эта классификация учитывает, помимо режимов температуры и увлажнения, еще и радиационный баланс. Она предусматривает всего пять климатических режимов:

арктический, с наличием снежного покрова, отрицательными температурами воздуха и отрицательным или близким к нулю радиационным балансом;

тундры, со средними месячными температурами от 0 до 10 гр. при положительном радиационном балансе;

лесных зон, со средними месячными температурами более 10 гр. при положительном радиационном балансе и достаточном увлажнении, когда испарение составляет не менее половины величины испаряемости (максимально возможного испарения);

засушливых зон (степей и сухих саванн), где при положительном радиационном балансе испарение составляет от одной десятой до половины величины испаряемости;

пустынь, где при положительном радиационном балансе испарение меньше одной десятой испаряемости.

В различных географических зонах в течение года может быть несколько климатических режимов, например, зимой – арктический, летом – засушливых зон.

63 Вопрос. Классификация климатов Земного шара В.П. Кеппена.

Ответ:

Классификация климатов Кёппена — одна из наиболее распространённых систем классификации типов климата.

Классификация была разработана русским и немецким климатологом Владимиром Петровичем Кёппеном в 1900 (с некоторыми дальнейшими, сделанными им самим, изменениями в 1918 и 1936). Она основывается на концепции, в соответствии с которой наилучшим критерием типа климата является то, какие растения растут на данной территории в естественных условиях[1].

Классификация климатов, основанная на учёте режима температуры и осадков. Намечается 5 типов климатических зон, именно: А — влажная тропическая зона без зимы; В — две сухие зоны, по одной в каждом полушарии; С — две умеренно тёплые зоны без регулярного снежного покрова; D — две зоны бореального климата на материках с резко выраженными границами зимой и летом; Ε — две полярные области снежного климата. Границы между зонами проводятся по определённым изотермам самого холодного и самого тёплого месяцев и по соотношению средней годовой температуры и годового количества осадков при учёте годового хода осадков. Внутри зон типов А, С и D различаются климаты с сухой зимой (w), сухим летом (s) и равномерно влажные (f). Сухие климаты по соотношению осадков и температуры делятся на климаты степей (BS) и климаты пустынь (BW), полярные климаты — на климат тундры (ЕТ) и климат вечного (постоянного) мороза (EF).

Таким образом, получается 11 основных типов климата (см. ниже). Для дальнейшей детализации вводятся 23 дополнительных признака и соответствующие индексы (а, b, c, d и т. д.), основанные на деталях в режиме температуры и осадков. Многие типы климатов по классификации климатов Кёппена известны под названиями, связанными с характерной для данного типа растительностью.

Буквенные обозначения для климатической классификации Кёппена:

(названия могут повторяться, так как схема Кёппена не совпадает с поясной схемой)

A — тропический и экваториальный

B — сухой, субэкваториальный, тропический

C — умеренный, субтропический и континентальный

D — континентальный, субарктический (бореальный)

E — полярный, субарктический, арктический

Af — климат тропических лесов

Aw — климат саванн

BS — климат степей

BW — климат пустынь

Cs — климат умеренно тёплый с сухим летом (средиземноморский)

Cw — климат умеренно тёплый с сухой зимой

Cf — климат умеренно тёплый с равномерным увлажнением

Ds — климат умеренно холодный с сухим летом

Dw — климат умеренно холодный с сухой зимой

Df — климат умеренно холодный с равномерным увлажнением

ЕТ — климат тундры

EF — климат постоянного мороза

Дополнительные буквы: третья для самого жаркого, четвёртая для самого холодного месяца в году

i — сильнейшая жара: 35 °C и выше

h — очень жарко: 28 — 35 °C

a — жарко: 23 — 28 °C

b — тепло: 18 — 23 °C

l — средне: 10 — 18 °C

k — прохладно: 0 — 10 °C

o — холодно: −10 — 0 °C

c — очень холодно: −25 — −10 °C

d — мучительно холодно: −40 — −25 °C

e — вечная мерзлота: −40 °C и ниже

Например:

BWhl (Асуан, Египет) — пустынный климат с температурой июля 28-35 °C, а января: 10-18 °C

Dfbo (Москва, Россия) — умеренно-холодный (континентальный) с температурой июля 18-23 °C, а января: −10-0 °C

Cshk (Анталья, Турция) — средиземноморский климат с температурой июля 28-35 °C, а января: 0-10 °C

64 Вопрос. Различия классификации климатов по Л.С. Бергу и Б.П. Алисову.

Предполагаемый ответ:

Выдающийся советский ученый Л. С. Берг разработал следующую классификацию климатов Земли. Он выделил две большие группы:

1. Климаты низин

2. Климаты возвышенностей.

Среди климатов низин Л. С. Берг выделяет одиннадцать типов:

1. Климат тундры—в Арктике и Антарктике.

2. Климат тайги

3. Климат лесов умеренной зоны

4. Климат муссонный — на Амуре, в Маньчжурии (Северо-Восточный Китай), Северном Китае, на Южном Сахалине и в Северной Японии.

5. Климат степей

6. Климат пустынь с холодными зимами

7. Климат средиземноморских стран — на Южном берегу Крыма, юге Австралии, Калифорнии. Здесь лето жаркое, а зима хотя и теплая, но дождливая.

8. Климат субтропических лесов— в Южном Китае, Южной Японии, Северной Индии, Закавказье, Южной Африке, Юго-Востоке США и районе Ла-Платы в Южной Америке.

9. Климат пустынь с теплыми зимами — в Сахаре, пустынях Аравии и Австралии, пустыне Атакама в Чили.

10. Климат тропического лесостепья (область саванн) — в Венесуэле, Гвиане, к югу от Амазонки, в тропической Америке, на севере Австралии, на Гавайских о-вах.

Климат тропических влажных лесов — в бассейне Амазонки, в восточной части Центральной Америки, на Больших Антильских о-вах, на юге Флориды, в тропической Африке, на Новой Гвинее и на Филиппинских о-вах.

Климаты возвышенностей, как мы уже упоминали, повторяют основные типы климатов низин. Кроме того, на возвышенностях бывает климат вечного мороза.

Б. П. Алисов предложил выделять климатические зоны и области исходя из условий общей циркуляции атмосферы. Семь основных климатических зон: экваториальную, две тропические, две умеренные и две полярные (по одной в каждом полушарии) – он выделяет как такие зоны, в которых климатообразование круглый год происходит под преобладающим воздействием воздушных масс только одного типа: экваториального, тропического, умеренного (полярного) и арктического (в южном полушарии антарктического) воздуха.

Между ними Алисов различает шесть переходных зон, по три в каждом полушарии, характеризирующихся сезонной сменой преобладающих воздушных масс. Это две субэкваториальные зоны, или зоны тропических муссонов, в которых летом преобладает экваториальный, а зимой тропический воздух; две субтропические зоны, в которых летом господствует тропический воздух, а зимой - умеренный; субарктическая и субантарктическая, в которых летом преобладает умеренный, а зимой арктический или антарктический воздух. Границы зон определяются по среднему положению климатологических фронтов. Так, тропическая зона находится между летним положением тропических фронтов и зимним положением полярных фронтов. Поэтому она будет круглый год занята преимущественно тропическим воздухом. Субтропическая зона находится между зимним и летним положением полярных фронтов; поэтому она и будет зимой находится под преобладающим воздействием полярного воздуха, а летом – тропического воздуха. Аналогично определяется и границы других зон.

65 Вопрос. Классификация климатов Б.П. Алисова (экваториальный, субэкваториальный).

Ответ:

Экваториальный пояс. Материковый и океанический типы экваториального климата. Эти типы климата весьма схожи из-за господства однородного экваториального воздуха. Температуры во всем поясе весь год высокие (+24... + 28 °С), влажность воздуха большая. Осадков много – около 2000 мм. Значительное количество осадков обусловлено не только большой абсолютной и относительной влажностью воздуха, но и его влажно-неустойчивой стратификацией. Вертикальной неустойчивости способствует тот факт, что влажноадиабатические градиенты в нем меньше вертикальных температурных градиентов. Сезонные колебания среднемесячных температур на суше (3-4°) и осадков незначительные. Два небольших максимума температур и осадков (они результат термической конвекции) наступают после дней равноденствий, незначительное снижение температур и уменьшение осадков происходят после дней солнцестояний. Суточные колебания температуры на суше достигают 10-15°С. Это зона низкого давления, восходящих токов воздуха, слабых ветров. В узкой приэкваториальной полосе преобладают слабые западные ветры. Над сушей, которая быстро прогревается, конвекция развивается днем, образуются мощные кучево-дождевые облака, после полудня идут обильные дожди, обычно сопровождаемые грозами (так называемые зенитальные дожди). Над морем ливни и грозы бывают в ночное время. В этом главное отличие океанического климата от материкового, кроме того в нем совсем малая суточная и годовая амплитуда температур (2-3°С); увлажнение избыточное. В условиях экваториального климата на суше произрастают влажные вечнозеленые леса.

Субэкваториальные пояса. Им свойственна сезонная смена воздушных масс: летний муссон приносит ЭВ, зимний муссон (пассат) – ТВ.

Материковый муссонный климат. На суше летом жарко (26-27°С) и влажно, как на экваторе, выпадает около 1500 мм осадков, количество которых снижается по мере удаления от экватора до 250-300 мм. В этом же направлении увеличивается продолжительность сухого зимнего сезона от 2-3 месяцев до полугода. Зимой температура около + 18... + 20°С, влажность кТВ низкая, осадков нет. Весной температура воздуха быстро повышается и достигает максимума до 30°С и более в конце сухого сезона, например в Индии – в мае до 34-35°С. Это объясняется комплексом причин: близким к зенитальному положением Солнца и безоблачным небом, что обусловливает обилие солнечной радиации, а также незначительными затратами тепла на испарение, так как после сухой зимы запасы воды в почвогрунтах малы. Поэтому избыток тепла расходуется на нагревание воздуха. В результате здесь выделяется три термических сезона: очень жаркая весна, жаркий летне-осенний период и теплая зима. Такой климат с влажным летом и сухой зимой называется муссонным. Увлажнение – близкое к нормальному и немного меньше единицы. Произрастают переменно-влажные редкостойные листопадные леса и саванны (от высокотравных до ксерофитных кустарниковых и опустыненных).

Климаты побережий материков в субэкваториальных поясах мало отличаются от материкового муссонного.

На западных побережьях материков из-за приморского положения и холодных течений температуры во все сезоны на 2-3°С меньше, чем внутри материков. Количество и режим осадков такие же.

Климат восточных побережий материков отличается от материкового тем, что зимой с океана притекает мТВ (пассат) из тропических поясов высокого давления, но он устойчиво стратифицирован. Поэтому на низких побережьях осадков почти нет, и лишь на гористых берегах на склонах восточной экспозиции выпадают незначительные осадки, количество которых с высотой гор уменьшается. Примером может служить климат восточного побережья Бразилии. Условия увлажнения и природно-растительные зоны в целом схожи с внутриматериковыми районами.

Океанический климат характеризуется более ровными температурами (25-22 °С), влажным летом, сухой зимой. Годовое количество осадков около 1500 мм. Здесь часто в конце лета – начале осени происходит возникновение тропических циклонов с ветрами ураганной силы и ливнями.

66 Вопрос. Классификация климатов Б.П. Алисова (тропический).

Ответ:

Тропические пояса. Материковый тропический климат. Он развит на большей части материков. Там весь год господствует кТВ. Температура летом +30... + 35°С, зимой около + 20°С. Суточная амплитуда температуры воздуха 30-40°С, а на песчаной поверхности достигает 80°С. Годовая амплитуда температуры воздуха – 10-15°С, что меньше суточной. Осадков почти нет. Отсутствие осадков зимой связано с опусканием, адиабатическим нагреванием и иссушением воздуха в поясе повышенного давления. Летом осадков нет из-за низкой относительной влажности воздуха и высокого положения уровня конденсации. Лишь близ границ с субтропическими поясами зимой слабо развита циклоническая деятельность и выпадает 100-200 мм осадков. У границ с субэкваториальными поясами такое же количество осадков выпадает летом из-за проникновения иногда сюда летнего экваториального муссона. Увлажнение ничтожное. Такой климат называют аридным и даже экстрааридным. Здесь располагаются величайшие тропические пустыни мира: Сахара, пустыни Аравии (Руб-эль-Хали, Большой и Малый Нефуд), Австралии (Большая Песчаная, Большая пустыня Виктория, Симпсон), полупустыня Калахари (в Африке).

Своеобразен климат на западных побережьях материков, где весь год преобладает мТВ. Он перемещается по восточным перифериям субтропических океанических максимумов со стороны более холодных умеренных широт в сторону экватора над холодными течениями. В связи с этим температуры обычно невысокие – около +20°С летом и +15°С зимой. При движении к низким широтам воздух прогревается и удаляется от насыщения. Не способствуют образованию облаков и океанические барические максимумы со слоем инверсии на небольшой высоте из-за эффекта широты – около 1000 м. Инверсию усиливают холодные течения и подъем холодных вод в прибрежной зоне апвеллинга, из-за чего воздух у поверхности океана оказывается холоднее, чем в верхних слоях. Инверсия препятствует развитию конвекции. Однако в мТВ, приносимом сильным дневным бризом на побережье, содержится много водяного пара. Это повышает относительную влажность воздуха здесь до 83-85% и приводит к образованию на побережьях росы и тумана в ночные часы. Увлажнение ничтожное, поэтому здесь простираются береговые пустыни. Для обозначения климата прибрежных пустынь, омываемых холодными течениями, применяют термин «климат гаруа» (исп. garua – плотный моросящий туман).

На восточных побережьях материков, вдоль которых протекают теплые течения и над которыми воздух получает много влаги, климат иной: высокие температуры – +25...+28°С летом, около +20°С зимой, довольно много осадков – до 1000 мм, особенно летом. Увлажнение избыточное. В условиях влажного климата тропического пояса произрастают вечнозеленые тропические леса.

Океанический климат тропического пояса формируется в областях высокого давления со слоем инверсии и устойчивыми ветрами. Наблюдается пространственная неоднородность климатических условий, проявляющаяся в режиме всех элементов. На востоке океанов над холодными течениями температуры воздуха +20...+ 15°С, осадков мало; на западе океанов из-за теплых течений температуры повышаются до +25...+20°С, осадков становится 500–1000 мм. Характерны тропические ураганы.

Перечисленные климатические пояса лежат в основном в границах жаркого теплового пояса, ограниченного годовыми изотермами +20°С (зимними температурами +15°С). В этих поясах температурные различия весьма незначительны, поэтому основными признаками сезонных изменений в природе являются количество и режим осадков. Развитие растительности лимитирует здесь не температура, а осадки, и не просто их годовое количество, а продолжительность сухих и влажных периодов. Простирание природно-растительных зон различное: то широтное, то меридиональное, оно также подчинено закономерностям условий увлажнения.

67 Вопрос. Классификация климатов Б.П. Алисова (субтропический).

Ответ:

Субтропические пояса. Климат формируется под влиянием сезонной смены воздушных масс: ТВ – летом, который формируется в самом поясе под влиянием большой инсоляции, и УВ – зимой, приходящий из умеренных широт.

Материковый субтропический климат – аридный, с жарким (около +30°С) сухим летом и прохладной (0... +5°С), относительно влажной (200-250 мм) зимой, с неустойчивой фронтальной погодой. Увлажнение недостаточное, поэтому преобладают природные зоны пустынь, полупустынь, сухих степей. В Евразии этот климат развит в центре континента, вдали от океанов, особенно в котловинах. В Северной Америке он сформировался на плато Колорадо и на юге нагорья Большой бассейн в результате их орографической изоляции от морского влияния.

Климат западных побережий материков называется средиземноморским, так как он наиболее типичен для побережья Средиземного моря (Южная Европа, Передняя Азия, Северная Африка), хотя территории с таким климатом есть и на других континентах. Для него характерны сравнительно жаркое (более + 20°С) сухое лето с антициклональным режимом погоды, мягкая (около +10°С) влажная (500-700 мм) зима с фронтальными осадками и неустойчивой погодой. Растительность – сухолюбивые вечнозеленые жестколистные леса и кустарники. В настоящее время преобладают виноградники, плантации цитрусовых и других субтропических культур.

Климат восточных побережий материков – муссонный, лучше всего он выражен в Евразии. Летом преобладает устойчивый муссон с океана (мТВ), жарко (+25°С), влажно. В конце лета – начале осени часты тайфуны с моря с порывистым ветром и обильными осадками. Зима сравнительно прохладная (в среднем 0... +5°С, но местами ниже 0°С) и относительно сухая, так как муссон с суши из сезонных барических максимумов, в частности из Азиатского, приносит кУВ. Но близ побережий и на островах и зимой выпадают фронтальные осадки. Общее количество осадков около 1000 мм. Увлажнение достаточное. Растительность – переменно-влажные листопадные широколиственные и смешанные леса. Высока степень сельскохозяйственного освоения.

Океанический климат по режиму осадков напоминает средиземноморский – лето относительно сухое, зима влажная с фронтальными осадками. Температура летом около 20°С, зимой 15°С.

Субтропический пояс в целом характеризуется преимущественно положительными (по многолетним данным) температурами в течение всего года. Однако зимой здесь возможны кратковременные понижения температуры до отрицательных значений и даже выпадение снега, особенно в муссонном климате. На равнинах он быстро тает, в горах может сохраняться до нескольких месяцев. Исключением является крупнейшее и высочайшее (4-5 км) нагорье мира Тибет, расположенное в этом поясе. Для него характерна особая разновидность резко континентального климата: прохладное лето, суровая зима, незначительные осадки. На нагорье развиты высокогорные пустыни.

68 Вопрос. Классификация климатов Б.П. Алисова (умеренный).

Ответ:

Умеренные пояса. В этих поясах в течение года господствует УВ, но возможны вторжения как ТВ (особенно летом), так и АВ (летом и зимой). В этих поясах своеобразен радиационный баланс: летом он положительный благодаря довольно большой высоте Солнца и значительной продолжительности дня, зимой отрицательный из-за малой высоты Солнца, короткого светового дня, большой отражательной способности снега. Характерная особенность поясов – интенсивная циклоническая деятельность на фронтах как между ТВ и УВ, УВ и АВ, так и между мУВ и кУВ. С ней связана неустойчивость погодных условий, особенно зимой.

Материковый климат – умеренно континентальный и резко континентальный; выражен лишь в северном полушарии – в Евразии и Северной Америке. Господствует кУВ, с запада нередки вторжения мУВ. В среднем температура самого теплого летнего месяца июля изменяется от +12°С на севере до +25... + 28°С на юге, самого холодного – января – от -5°С на западе до –25...–30°С в центре материков, а в Якутии даже ниже –40°С. Низкая зимняя температура почвы и воздуха и незначительное количество снега в Восточной Сибири поддерживает существование многолетней мерзлоты. Годовое количество осадков уменьшается с запада на восток от 700-600 мм до 300 мм и даже до 200-100 мм в Средней и Центральной Азии. В Северной Америке осадки убывают с востока на запад. Летом осадков выпадает больше, чем зимой, причем разница эта существеннее в центре материков, особенно в Восточной Сибири, за счет весьма сухой антициклональной зимы. Преобладают осадки фронтального происхождения: летом они выпадают из местного кУВ, зимой – из приходящего более теплого мУВ. Летом выпадают еще и конвективные, а перед горами (например, перед Тянь-Шанем, Алтаем) – орографические осадки. Вследствие большой протяженности пояса с севера на юг в нем нередко выделяют северную бореальную часть с прохладным летом и относительно суровой зимой (совпадает с тайгой) и южную суббореальную часть с теплым летом и относительно мягкой зимой. По степени континентальности климата, выражающейся, прежде всего, годовой амплитудой температуры, выделяют его разновидности: от умеренно континентального до резко континентального. Увлажнение изменяется от избыточного на севере до резко недостаточного на юге. Поэтому здесь богатый спектр природно-растительных зон: тайга, смешанные и широколиственные леса, лесостепи, степи, полупустыни, пустыни.

Климат западных побережий материков формируется под влиянием мУВ, образующегося над теплыми течениями и приносимого господствующими западными ветрами. Поэтому его называют морским климатом. Для него характерны нежаркое лето ( +10°С на севере, +17°С на юге), мягкая зима с температурами от 0 до +5°С. Зимой на севере нередки понижения температуры до отрицательных значений, снегопады. Осадков много – 800-1000 мм, перед горами до 1500 мм (юго-запад Скандинавии) и даже 3000 мм (западные склоны Кордильер и Анд). Преобладающие осадки – фронтальные и орографические. Увлажнение избыточное. Произрастают хвойные и широколиственные леса.

Климат восточных побережий Азии – муссонный. Здесь наблюдается сезонная смена воздушных масс: летом теплый и влажный мУВ, зимой очень холодный и сухой кУВ из Азиатского максимума. Соответственно температура около +20°С летом и –10... –20°С зимой. Количество летних осадков в 10-20 раз больше зимних, а общее их количество варьирует от 500 до 1000 мм в зависимости от орографии: осадков больше на восточных склонах гор. Увлажнение избыточное, произрастают смешанные и хвойные леса. Подобный климат лучше всего выражен в Приморском крае России и Северо-Восточном Китае. В Северной Америке циркуляция воздушных масс муссонная, но климат равномерно влажный.

Океанический климат выражен на севере Атлантики и Тихого океана и в южном полушарии. Летом температуры около + 12...+ 15°С, зимой +5... +8°С. Осадки выпадают в течение всего года, их годовое количество составляет около 1000 мм. В южном полушарии в умеренном поясе почти безраздельно господствует океанический климат с нежарким летом, мягкой зимой, обильными фронтальными осадками, западными ветрами, неустойчивой погодой («ревущие» сороковые широты). Температуры здесь ниже, чем в северном полушарии.

69 Вопрос. Классификация климатов Б.П. Алисова (субарктический, арктический, антарктический).

Ответ:

Субарктический и субантарктический пояса. Им свойственна сезонная смена воздушных масс: летом здесь распространен УВ, зимой – АВ.

Континентальный, в том числе резко континентальный, климат наблюдается лишь в северном полушарии на севере Евразии и Северной Америки. Циркуляция воздуха муссонная. Летом с Северного Ледовитого океана приходит АВ, который в условиях полярного дня трансформируется в кУВ. Зимой из барических Азиатского и Канадского максимумов южные ветры приносят очень холодный кУВ, который в условиях полярной ночи еще более охлаждается и приобретает свойства кАВ. Лето короткое, прохладное, с температурами менее +10...+12°С и сырое. Зима суровая (– 40...–50°С), продолжительная, малоснежная. В этом поясе – в Якутии в межгорной котловине – расположен полюс холода северного полушария – пос. Оймякон, где была зафиксирована зимняя температура –71°С. Для пояса характерны большие годовые амплитуды температуры – до 60-70°С. Осадков – 200-100 мм, фронтальные – на арктическом (антарктическом) фронте. Широко распространены многолетняя мерзлота, избыточное увлажнение, большая заболоченность. Из зон типичны тундра и лесотундра.

Морской (океанический) климат встречается на севере Европы, в прибрежных морях Северного Ледовитого океана (Баренцево, Гренландское моря), вокруг Антарктиды. Характерны прохладное лето (+3... +5°С), плавучие морские и материковые льды, относительно мягкая (–10...–15°С) зима. Осадки – до 500 мм, постоянны туманы. По побережьям северных материков и на островах простирается тундра. В южном полушарии на островах вокруг Антарктиды – луга со скудной травянистой растительностью.

Арктический и антарктический пояса. В них преобладает континентальный климат: в Антарктиде, в Гренландии, на островах Канадского архипелага. Весь год здесь отрицательные температуры. В Антарктиде на внутриконтинентальной станции «Восток» на высоте более 3 км зарегистрирован абсолютный минимум температуры –89,2°С. Осадки – менее 100 мм. Типичны ледяные пустыни. Океанический климат наблюдается в основном в Арктике. Температуры здесь отрицательные, но во время полярного дня могут достигать +2°С. Осадки – 100-150 мм, но при проникновении туда циклонов их становится больше. Для островов характерна тундра с разреженным мохово-лишайниковым покровом.

Климат играет огромную роль в природе Земли. От него зависит увлажнение территории. Он определяет характер растительности, животного мира, почвенного покрова, режим рек, озер, морей, ледников, образование некоторых горных пород, влияет на формирование рельефа. Климат необходимо учитывать в хозяйственной деятельности людей, особенно в сельском хозяйстве, а также в строительстве, в промышленности, на транспорте. Климат и погода имеют большое значение для здоровья и деятельности людей.

70 Вопрос. Оптические явления в атмосфере (гало, радуги, глории, венцы, нимбы)

Ответ:

Оптические явления в атмосфере

1. Гало, группа оптических явлений в атмосфере; возникают вследствие преломления и отражения света ледяными кристаллами, образующими перистые облака и туманы. Явления Г. весьма разнообразны: они имеют вид радужных (в случае преломления) и белых (при отражении) полос, пятен, дуг и кругов на небесном своде . Наиболее обычные формы Г.: радужные круги вокруг диска Солнца или Луны с угловым радиусом либо 22 градуса либо 46 градусов; паргелии, или "ложные Солнца", - яркие радужные пятна справа и слева от Солнца (Луны) на расстояниях 22 градуса, реже 46; околозенитная дуга - отрезок радужной дуги, касающейся верхней точки 46-градусного круга и обращенной выпуклостью к Солнцу; паргелический круг - белый горизонтальный круг, проходящий через диск светила; столб - часть белого вертикального круга, проходящего через диск светила; в сочетании с паргелическим кругом образует белый крест. Г. следует отличать от венцов, которые внешне схожи с Г., но имеют другое, дифракционное, происхождение.

Для возникновения некоторых Г. необходимо, чтобы ледяные кристаллы, имеющие форму 6-гранных призм, были ориентированы по отношению к вертикали одинаковым или хотя бы преимущественным образом. Теория Г. детально разработана. Так, 22-градусный паргелий возникает в результате преломления лучей в вертикально ориентированных кристаллах при прохождении луча через грани, образующие углы в 60 градусов; 46-градусный круг создаётся преломлением при гранях, составляющих углы в 90 градусов; вертикальные и горизонтальные круги получаются вследствие отражения от горизонтальных и вертикальных граней кристаллов.

2. Радуга, оптическое явление в атмосфере, имеющее вид разноцветной дуги на небесном своде. Наблюдается в тех случаях, когда солнечные лучи освещают завесу дождя, расположенную на противоположной Солнцу стороне неба. Центр дуги Р. находится в направлении прямой, проходящей через солнечный диск и глаз наблюдателя , т. е. в точке, противоположной Солнцу. Дуга Р. представляет собой часть круга, описанного вокруг этой точки радиусом в 42°; последовательность цветов в ней такая же, как в солнечном спектре, причём обычно по наружному краю располагается красный цвет, по внутреннему - фиолетовый. Со стороны внутреннего края иногда бывают видны вторичные цветовые дуги, примыкающие к главной Р. Видимая часть дуги Р. определяется положением Солнца; когда последнее на горизонте, Р. имеет вид полукруга, с повышением Солнца видимая часть дуги уменьшается, и при высоте Солнца в 42° Р. исчезает. Явление, подобное Р. можно наблюдать в брызгах фонтанов, водопадов. Возможно появление лунной Р. и от искусственных источников света. Нередко наблюдается вторая Р. с угловым радиусом около 52° и обратным расположением цветов. Первая теория Р. была дана Р. Декартом в 1637. Более точная теория была разработана в 1836 английским астрономом Дж. Эри и в конце 19 в. развита австрийским геофизиком Й. М. Пернтером. Эта теория основана на расчете явлений дифракции и интерференции, сопровождающих встречу солнечных лучей с решеткой, образуемой дождевыми каплями.

3. Гло́рия — оптическое явление в облаках.

Наблюдается на облаках, расположенных прямо напротив источника света. Наблюдатель должен находиться на горе или в воздухе, а источник света (Солнце или Луна) — за его спиной.

Представляет собой цветные кольца света на облаке вокруг тени наблюдателя. Внутри находится голубоватое кольцо, снаружи — красноватое, далее кольца могут повторяться с меньшей интенсивностью. Угловой размер намного меньше, чем у радуги — 5…20°, в зависимости от размера капель в облаке.

Глория объясняется дифракцией света, ранее уже отражённого в капельках облака так, что он возвращается от облака в том же направлении, по которому падал, то есть к наблюдателю.