- •Хмельницький державний університет метеорологія і кліматологія
- •Хмельницький
- •Передмова
- •Розділ 1. Метеорологія
- •1. Метеорологія й кліматологія як науки. Історія розвитку метеорології
- •1.1. Метеорологія й кліматологія дві неподільні науки
- •1.2. Атмосфера - об'єкт вивчення метеорології
- •1.3. Історія розвитку метеорології
- •1.4. Методи вивчення атмосфери
- •1.5. Метеорологічна служба в Україні
- •2. Будова атмосфери. Склад повітря і його зміна з висотою
- •2.1. Принципи розподілу атмосфери на шари. Будова атмосфери
- •2.2. Склад повітря у земної поверхні і його зміна з висотою
- •2.3. Загальна маса атмосфери
- •3. Радіація в атмосфері
- •3.1. Сонячна радіація
- •3.2. Інтенсивність сонячної радіації, її розподіл по Земній кулі
- •3.3. Поглинання і розсіювання сонячної радіації в атмосфері. Сумарна радіація
- •3.4. Відбита радіація. Альбедо Землі
- •3.5. Випромінювання земної поверхні і атмосфери
- •3.6. Радіаційний баланс земної поверхні
- •3.7. Прилади для вимірювання радіаційного балансу та його складових
- •4. Тепловий режим атмосфери
- •4.1. Причини зміни температури повітря
- •4.2. Тепловий баланс земної поверхні
- •4.3. Стратифікація атмосфери
- •4.4. Добовий і річний хід температури на поверхні ґрунту, водойм і повітря у земної поверхні
- •5. Вода в атмосфері
- •5.1. Поняття про процес випаровування вологи і насичення повітря водяною парою
- •5.2. Характеристики вологості повітря
- •5.2.1. Визначення величини вологості повітря
- •5.2.2. Методи вимірювання вологості повітря
- •Гігрометричний метод
- •5.2.3. Прилади для вимірювання вологості повітря
- •5.3. Конденсація водяної пари в атмосфері. Хмари, їх класифікація по будові і формі
- •5.4. Опади. Види опадів
- •6. Баричне поле і вітер
- •6.1. Поняття про баричне поле. Карти баричної топографії
- •6.2. Ізобари. Баричний градієнт
- •6.3. Баричні системи
- •6.4. Вітер, його утворення і рух
- •7. Атмосферна циркуляція та її вплив на утворення погоди
- •7.1. Загальна циркуляція атмосфери. Меридіанні складові загальної циркуляції
- •7.1.1. Загальна циркуляція атмосфери
- •7.1.2. Квазігеострофічність течій загальної циркуляції
- •7.1.3. Зональність у розподілі тиску та вітру
- •7.1.4. Меридіанні складові зональної циркуляції
- •7.1.5. Зони тиску та вітру у верхній тропосфері й стратосфері
- •7.1.6. Зональний розподіл тиску та вітру у земної поверхні та нижньої тропосфери
- •7.2. Географічний розподіл тиску. Пасати. Погода пасатів. Мусони
- •7.2.1. Географічний розподіл тиску. Центри дії атмосфери
- •7.2.1.1. Середня величина тиску для Земної кулі та півкулі
- •7.2.2. Кліматологічні фронти. Пасати. Погода пасатів. Мусони
- •7.2.2.1. Переважні напрямки вітру
- •7.2.2.2. Кліматологічні фронти
- •7.2.2.3. Пасати. Погода пасатів
- •7.2.2.4. Мусони
- •7.3. Циклони й антициклони
- •7.3.1. Циклони
- •7.3.2. Антициклони
- •7.4. Місцеві вітри. Бризи, фен, гірсько-долинні вітри
- •7.4.1. Бризи
- •7.4.2. Гірсько-долинні вітри
- •7.4.4. Бора
- •7.5. Служба погоди. Синоптичний аналіз і прогноз погоди
- •7.5.1. Синоптичні карти
- •7.5.2. Синоптичний аналіз і прогноз погоди
- •Розділ 2. Кліматологія
- •8. Кліматоутворення. Мікроклімат
- •8.1. Кліматоутворюючі процеси
- •8.2. Географічні фактори клімату
- •8.3. Висотна кліматична зональність
- •8.4. Мікроклімат і методи його дослідження
- •8.4.1. Методи дослідження мікроклімату
- •9. Клімат і біосфера
- •9.1. Головні фактори клімату
- •9.1.1. Промениста енергія
- •9.1.2. Температура
- •9.1.3. Освітлюваність
- •9.1.4. Відносна вологість і опади
- •9.1.5. Екологічна класифікація кліматів
- •9.2. Поняття про мега-, мезо- і мікроклімат
- •9.2.1. Мезоклімат гірських ландшафтів
- •9.2.2. Поняття про мікроклімат лісу
- •9.2.3. Мікроклімат ґрунту
- •9.2.4. Мікроклімат великого міста
- •10. Класифікація кліматів. Клімати Землі. Зміна клімату
- •10.1.Класифікація кліматів в.П. Кеппена, б.П. Алісова
- •10.1.1. Класифікація кліматів
- •10.1.2. Класифікація кліматів в.П. Кеппена
- •10.1.3. Класифікація кліматів б.П. Алісова
- •10.2. Клімат України
- •10.3. Зміна клімату в геологічному минулому
- •10.4. Сучасне потепління клімату
- •10.5. Причини сучасних коливань клімату
- •11. Взаємодія клімату і рослинності
- •11.2. Світло як екологічний фактор
- •11.3. Температура як екологічний фактор
- •11.4. Повітря як екологічний фактор
- •Розділ 3. Практична частина
- •12. Обладнання метеостанцій і постів
- •12.1. Метеорологічний майданчик
- •1 Флюгер з легкою дошкою; 2 – флюгер з важкою дошкою; 3- ожеледний станок;
- •12.2. Метеорологічний пост
- •12.3. Особливості виміру деяких метеоелементів
- •13. Будова вагового снігоміру. Визначення щільності снігу та запасу води в сніговому покрові
- •13.1. Будова вагового снігоміру
- •13.2. Проведення спостережень. Визначення щільності снігу та запасу води в сніговому покрові
- •Приклади визначення щільності снігу та запасу води в сніговому покрові
- •14. Визначення температури повітря по існуючим температурним шкалам
- •15. Виміри температури ґрунту та повітря
- •15.1. Види термометрів
- •15.2. Виміри температури ґрунту
- •15.3. Виміри температури повітря
- •16. Прогноз заморозків за спостереженнями на одному пункті
- •16.1. Загальні положення
- •16.2. Прогноз заморозків за способом Михайлевського
- •16.3. Практичне визначення вірогідності заморозків
- •Рішення
- •17. Виміри атмосферного тиску
- •17.1. Загальні положення
- •17.2. Прилади для вимірювання атмосферного тиску
- •17.3. Практичне визначення перевищення між точками та тиску
- •18. Визначення напрямку і швидкості вітру. Роза вітрів
- •18.1. Загальні положення
- •18.2. Прилади для виміру напрямку та швидкості вітру
- •18.3. Визначення рози вітрів
- •Стислий словник термінології з метеорології та кліматології
- •Література
18.3. Визначення рози вітрів
На практиці, для правильного розміщення парків, захисних лісових смуг, проведення заходів щодо снігозатримання, а також виконання відповідних будівельних робіт необхідні відомості про переважні напрямки вітру в даній місцевості.
Для цього визначають повторюваність напрямку вітру по румбам (частіше по восьми) на підставі щоденних спостережень за багаторічний період. Дані цих спостережень виражають у відсотках.
Для наочного уявлення режиму вітру в даному місці для місяця, сезону, року за даними повторності будується роза вітрів. Для її побудови із однієї точки (центру) за напрямками восьми основних румбів відкладають відрізки, відповідні повторюваності напрямку вітру (у %) даного румбу у вибраному масштабі. Отримані точки на румбах з’єднують прямими лініями. У центрі рози вітрів арабською цифрою показують кількість штилів.
Розглянемо порядок побудови рози вітрів на конкретному прикладі.
В таблиці 18.1 дана визначена повторюваність напрямку вітру для січня та липня по восьми румбах.
Для кожного місяця креслять координатну сітку залежно від кількості визначених румбів (для даного прикладу – 8), рис. 18.3.
Таблиця 18.1. Повторюваність напрямку вітру (%) і середня кількість штилів
напрямок вітру місяць |
П |
ПС |
С |
ПдС |
Пд |
ПдЗ |
З |
ПЗ |
Кількість штилів |
січень |
3 |
7 |
35 |
11 |
6 |
10 |
20 |
8 |
7 |
липень |
9 |
8 |
13 |
5 |
6 |
10 |
33 |
16 |
9 |
Від центру координатної сітки, по кожному румбу відкладаються відрізки у відповідності з даними табл. 18.1 у вибраному масштабі. Отримані точки з’єднують прямими лініями.
У центрі записують кількість штилів за цей же місяць.
Використовуючи побудовані рози вітрів для січня й липня можна зробити висновок:
промислові об’єкти, об’єкти сільського господарства краще розташовувати з південного або північно-східного боків від населених пунктів;
лісові смуги, снігозахисні споруди повинні мати напрямок з півночі на південь.
січень
липень
Рис. 18.3. Роза вітрів
Стислий словник термінології з метеорології та кліматології
А
Абсолютна вологість повітря () – кількість водяної пари в грамах, що міститься в 1 м3 повітря (г/м3).
Адіабатичний процес – зміна значень метеоелементів без теплообміну з оточуючим середовищем. Суворо адіабатичних процесів не існує.
Адіабата – крива, що показує зміну температури з висотою, отримана за результатами побудови графіка.
Альбедо поверхні (А) – відношення кількості відбитої радіації до загальної кількості радіації, що падає на земну поверхню.
Адвекція – надходження в дане місце нових повітряних мас з інших частин Земної кулі.
Атмосферний тиск нормальний – тиск, що дорівнює тиску ртутного стовпчика висотою 760 мм при температурі 0оС на широті 45о й на рівні моря на площу в 1 см2.
Антипасати – західні вітри над пасатами.
Б
Баричне поле – розподіл атмосферного тиску.
Барична сходинка – висота, на яку треба піднятися чи спуститися, щоб тиск змінився на 1 мб.
Баричні системи – області підвищеного та пониженого тиску, на які постійно розділяється баричне поле атмосфери. Основні типи баричних систем – циклон та антициклон.
Баричний закон вітру (закон Бейс-Балло) – якщо встати спиною до вітру, а обличчям туди, куди дує вітер, то найбільш низький тиск буде зліва й трохи попереду, а найбільш високий тиск справа й трохи позаду.
Бризи – вітри у берегових ліній морів та великих озер, які мають різку добову зміну напрямку.
Бора – сильний, холодний та поривчастий вітер, що дує з низьких гірських хребтів у бік достатньо теплого моря.
В
Вітер – рух повітря відносно земної поверхні.
Вологість повітря – вміст водяної пари у повітрі.
Вертикальний градієнт – зміна значення метеоклімату в атмосфері на одиницю висоти (як правило на 100 м).
Власне випромінювання земної поверхні – випромінювання верхніх шарів ґрунту, води, снігового покриву та рослинності.
Випаровуваність – максимально можливе випаровування, що необмежено запасами вологи.
Відносна вологість – відношення фактичної пружності водяної пари до пружності насичення при даній температурі, виражене у відсотках.
Водність хмар – вміст у них води в рідинному або твердому вигляді.
Віртуальна температура – температура, яку повинне мати сухе повітря, щоб його щільність дорівнювала щільності вологого повітря при тому ж тиску.
Вертикальний баричний градієнт – величина, що характеризує спад тиску на 100 м висоти.
Г
Геострофічний вітер – прямолінійний рівномірний рух повітря без тертя, при силі, що відхиляє, яка відрізняється від нуля.
Гірсько-долинні вітри – вітри у гірських системах з добовою періодичністю, схожі з бризами.
Горизонтальний баричний градієнт – величина, що характеризує зміну тиску в горизонтальному напрямку по нормалі до ізобар.
Градієнтний вітер – рівномірний (без прискорення) горизонтальний рух повітря при відсутності тертя.
Д
Дефіцит вологості – різниця між пружністю насичення при даній температурі повітря та фактичною пружністю водяної пари у повітрі.
Дефіцит пружності водяної пари – різниця між насиченою пружністю й пружністю водяної пари, що міститься у повітрі при даній температурі.
Е
Ефективне випромінювання – різниця між власним випромінюванням земної поверхні та зустрічним випромінюванням атмосфери.
З
Загальна циркуляція атмосфери – система повітряних течій на Землі.
Зустрічне випромінювання – атмосферна радіація, що приходить до земної поверхні.
Заморозки – зниження температури повітря ніччю до нуля градусів й нижче, при позитивних значеннях середньо добової температури.
І
Іоносфера – верхній шар атмосфери над мезосферою, який характеризується дуже високими температурами.
Інтенсивність радіації – кількість променевої енергії, що надходить за одиницю часу (1 хвилину) на одиницю площі (1 см2), перпендикулярно до сонячних променів.
Ізотерма – лінія ранньої температури повітря, нанесена на географічну карту, що показує географічний розподіл температури.
Ізаномалі температури (термоізаномалі) – лінії на географічній карті, що з’єднують рівні значення аномалій середньорічних або середньо місячних температур.
Інверсія – аномальний розподіл температури повітря по висоті.
Ізогіпси (абсолютні) – точки з рівними висотами, що з’єднані лініями.
Ізобари – лінії рівного тиску.
Інтенсивність опадів – кількість опадів у міліметрах, що випадають за 1 хвилину.
К
Кліматологія – наука про клімат, про сукупність атмосферних умов, які властиві тому чи іншому місцю в залежності від його географічної обстановки.
Конденсація – перехід води з газоподібного у рідинний стан.
Л
Люмінесценція – радіація, яка не підпорядковується законам температурного випромінювання.
Льодовиковий вітер – вітер, що дує вниз по льодовику в горах.
М
Метеорологія – наука про атмосферу – повітряну оболонку Землі.
Метеорологічні спостереження – виміри та якісні оцінки метеорологічних елементів. Спостереження за станом атмосфери поза приземним шаром й до висоти біля 40 км мають назву аерологічні спостереження.
Мезосфера – шар над стратосферою до висоти 80 км, у якому температура знижується на декілька десятків градусів нижче нуля.
Мусони – стійкі сезонні режими повітряних течій з різкою зміною переважного напрямку від зими до літа і від літа до зими.
Місцеві вітри – вітри, які характерні тільки для визначених географічних районів.
Мікроклімат – місцеві особливості клімату, які суттєво змінюється вже на невеличких відстанях.
П
Погода – стан атмосфери у земної поверхні, а також у більш високих шарах.
Пряма сонячна радіація – радіація, що приходить до земної поверхні безпосередньо від сонячного диску.
Пружність водяної пари – парціальний тиск водяної пари, що міститься.
Пружність насичення – пружність водяної пари у стані насичення.
Пасати – стійкі східні вітри помірної швидкості (в середньому 5-8 м/сек. у земної поверхні), що дують в кожній півкулі на звернутому до екватора боці субтропічної зони високого тиску.
Потенціальна температура – температура, яку прийме сухе повітря, якщо його адіабатично призвести до тиску 1000 мб.
Р
Радіація (випромінювання) – форма матерії, що відрізняється від речовини.
Розсіяна радіація – радіація, яка пройшла через атмосферу й частково розсіяна атмосферними газами та аерозольними домішками до повітря.
Радіаційний баланс земної поверхні (R) – різниця між поглинутою радіацією та ефективним випромінюванням.
Річна амплітуда температури – різниця між середніми місячними температурами самого теплого та самого холодного місяця.
С
Стратосфера – шар над тропосферою, до висоти 50-55 км, у якому температура, в середньому, збільшується з висотою.
Сонячна стала – інтенсивність сонячної радіації на верхній межі атмосфери (або у відсутності атмосфери). За міжнародною угодою дорівнює 1,98 кал/см2 у хвилину.
Сумарна радіація – вся сонячна радіація (пряма та розсіяна разом), що надходить до земної поверхні.
Синоптична метеорологія – наука про закономірності розподілу та змін погоди на великих площах та методах її передбачення.
Стратифікація атмосфери – розподіл температури та інших метеорологічних величин по висоті.
Т
Тропосфера – нижня частина атмосфери, до висоти 10-15 км, у якій зосереджено 4/5 усієї маси атмосферного повітря.
Тропопауза – перехідний шар між тропосферою та стратосферою товщиною 1-2 км.
Теплі маси – повітряні маси, що переміщуються на більш холодну поверхню.
Тепловий режим атмосфери – розподіл температури повітря в атмосфері та його безперервні зміни.
Точка роси (t) – температура, при якій водяна пара, що міститься у повітрі могла б наситити повітря.
Тривалість сонячного сяйва – час, протягом якого прямі сонячні промені освітлюють земну поверхню.
Турбулентний рух – рух, при якому окремі частки рідини або газу рухаються за неправильними, хаотичними траєкторіями з поперечними, по відношенню до загального руху, переміщеннями окремих малих об’єктів.
Ф
Фронт – суміжні повітряні маси, розділені між собою порівняно вузькими зонами, сильно нахилені до земної поверхні.
Фен – теплий, сухий та поривчастий вітер, що часом дує з гір у долини.
Х
Холодні маси – повітряні маси, що переміщуються з більш холодної земної поверхні на більш теплу (звичайно з високих широт у низькі).
Хмарність – ступінь покриття неба хмарами.
Ц
Циклонічна діяльність – постійне виникнення, розвиток й переміщення в атмосфері, в нетропічних широтах, крупномасштабних атмосферних обурювань з пониженим і підвищеним тиском – циклонів та антициклонів.
Ш
Шар тертя – шар повітря від земної поверхні до висоти 1000 м.
Швидкість випаровування (V) – шар води (мм), що випарився за одиницю часу (добу) з даної поверхні.
Шквал – різке, короткочасне підсилення вітру на обмежених територіях.
