книги из ГПНТБ / Кузник, И. А. Гидрология и гидрометрия учебник для сельскохозяйственных техникумов по специальности гидромелиорация

Барометр анероид (рис. 27) представляет собой гофрирован­ ную круглую металлическую коробку. Внутри коробки воздух саль­ но разрежен. При увеличении давления коробка сжимается, а при уменьшении давления коробка растягивается. Эти деформации ко­ робки передаются при помощи систем рычагов на стрелку, движу­ щуюся по циферблату.

Самопишущий барометр называется барографом (рис. 28). Здесь давление воспринимается серией анероидных воздухонепро­ ницаемых коробок, из которых выкачан воздух. При увеличении атмосферного давления коробки сжимаются, вследствие чего перо поднимается кверху. При уменьшении давления происходит обрат­

40

ное действие. При этом перо вычерчивает линию колебания дав­ ления на ленте, надетой на барабан часового механизма.

В наблюденную величину давления тю барометру вводится ряд поправок. Они исключают влияние температуры и силы тяжести, а также неточности самого инструмента, допущенные при его изго­ товлении. Инструментальная поправка дана в приложении к ин­ струменту, а температурная поправка и поправка для приведения

кнормальной тяжести даны в психрометрических таблицах. Суточные колебания давления составляют от 0,2 до несколь­

ких миллиметров ртутного столба, а в отдельных случаях —до 10 мм и более. Годовые колебания больше суточных и достигают нескольких десятков миллиметров.

С увеличением высоты атмосфера постепенно разрежается, а давление уменьшается. На каждые 100 м высоты давление воз­ духа уменьшается на 10,5 мм.

Если на карте провести линии через точки с одинаковыми ве­ личинами давления воздуха, то получается карта изобар, которая широко используется для прогнозов погоды.

11. Ветер

Ветер представляет собой движение воздушных масс над зем­ ной поверхностью. Воздушные массы передвигаются в направле­ нии от мест с большим к местам с меньшим давлением. Они от­ клоняются от этого направления под влиянием вращения земли и

•силы трения. Чем больше разность давления, тем быстрее дви­ жется воздух, тем сильнее ветер.

В зависимости от направления движения воздуха, обусловлен­ ного разностью температур в продолжение суток или периодов года, различают несколько типов ветров.

Горные и долинные ветры дуют днем из,долин в горы, а ночью

•с гор в долины.

Му с с о н ы — ветры приморских стран. Они дуют летом с Ин­ дийского .и Тихого океанов на Азиатский материк (летний мус­ сон). Зимою же, наоборот, ветры дуют с материка на океан (зим­ ний муссон).

Кроме направления, ветер характеризуется еще и скоростью. 'Скорость ветра выражается в м/с и в баллах. Для перехода от баллов к м/с пользуются табл. 3.

Приборы для определения направления и скорости ветра. Основ­ ным прибором для определения направления и скорости ветра на метеорологических станциях служит флюгер Вильда (рис. 29). Его

•устанавливают на столбе высотой 10—12 м. Состоит из наглухо установленных указателей направления, флюгарки с противове­ сом и железной рамы с дугой и штифтом. К верхней части рамы

41

восток, юго-восток, юго-запад, запад и северо-запад. Международ­ ные обозначения румбов N, S, NE. Е, SE, SW, W, NW.

-12

шается под действием ветра. Стержень с противовесом и плоскость железной доски направлены навстречу ветру. Чем сильнее ветер, тем сильнее отклоняется доска от вертикального положения. Ско­ рость ветра определяется в зависимости от положения доски по отношению к штифтам по табл. 4.

Т а б л и ц а 4

Связь между скоростью ветра и положением доски флюгера

Втабл. 4 приведены скорости ветра для легкой доски весом 200 г. Для измерения скорости ветра, превышающей 20 м/с, при­ меняют тяжелую доску весом 800 г. Для нее есть своя таблица скоростей.

Впоходных условиях скорость ветра измеряют ручным анемо­ метром (рис. 30). Он имеет четыре полушария, вращающиеся на вертикальной оси. Число оборотов передается через зубчатки к счет­ чику оборотов. Зная число оборотов N, продолжительность работы анемометра t (секунд), устанавливают число оборотов п в секунду:

»= -^-. К каждому анемометру приложен сертификат, в котором

указаны скорости ветра в зависимости от п.

Для наглядного изображения ветрового режима строят гра­ фик, называемый розой ветров (см. рис. 33). В упражнении 7 даны указания, как построить розу ветров.

ТЕМА 3. КЛИМАТ, ПОГОДА И ЕЕ ПРОГ­ НОЗЫ21

12. Понятие о погоде и климате

Сочетание наблюденных метеорологических элементов (темпе­ ратуры, силы и направления ветра, влажности воздуха, осадков и т. д.) в данном месте за короткий промежуток времени (за одни сутки, месяц, год) определяет состояние п о г о д ы за этот отрезок времени. Так, когда нет дождей и температура воздуха высокая, стоит сухая жаркая погода. Бывает погода дождливая, солнечная, ветреная, морозная и т. д.

4^

Климат территории является основным, ведущим показателем физико-географических условий. С климатом связан характер поч­ венного покрова, растительного и животного мира.

13. Типы воздушных масс

Температура слоев атмосферы зависит от характера поверх­ ности земли, с которой эти слои соприкасаются. На одной и той же широте температура воздуха над океаном ниже, а влажность

шей влажностью и меньшим содержанием пыли. Так как земная поверхность очень разнообразна (почвы, растительный покров, площади суши и воды), то разнообразны и воздушные массы над ней. Воздушные массы простираются по горизонтали на тысячи километров, а по вертикали иногда достигают верхней границы тропосферы.

Над Арктикой формируется арктическая воздушная масса, которая вторгается чаще всего с Карского моря, через Западную Сибирь и Забайкалье.

На континентах и океанах, расположенных между 40 и 70-й па­ раллелями, формируются воздушные массы умеренных широт.

На широте 30—40° (в Казахстане, Нижнем Поволжье и на Кав­ казе) формируются тропические воздушные массы, а в экватори­ альных областях до 1 0 ° северной широты — экваториальные воз­ душные массы.

Если континентальная воздушная масса проходит над водной поверхностью, она охлаждается и обогащается водяным паром и постепенно трансформируется в морскую. Морская же воздушная масса, выходя на материк, летом постепенно подогревается и как более легкая поднимается вверх, что может сопровождаться об­ разованием облаков и выпадением осадков. Зимой же морская воздушная масса над материком охлаждается. Постепенно она приобретает свойства континентальной воздушной массы. Располо­ женные рядом воздушные массы могут иметь разные температуры. Поэтому относительно более теплая воздушная масса (независимо от величины самой температуры) называется т е плой . Более хо­ лодная масса называется х о л о д н о й . Поверхность раздела меж­ ду двумя воздушными массами называется фронтальной, а пере­ сечение фронтальной поверхности с земной поверхностью назы­ вается л и н и е й фр о н т а , или фр о нт о м .

Возможны два варианта движения воздушных масс: теплая масса наступает на холодную. В этом случае фронт называют

44

т е п л ым. Когда холодная воздушная масса наступает на теплую, фронт называют х о л о д н ы м .

При длительном преобладании тех или иных движений воздуш­ ных масс на обширных территориях в разных географических зо­ нах формируется полярный, арктический, тропический и другие типы климата.

Циклоны, антициклоны. Воздушные массы движутся от мест с большим давлением к местам с меньшим давлением. Значения дав­ ления воздуха в миллибарах выписывают на карте. Точки с одина­ ковым давлением на карте соединяют линиями, называемыми изо­ барами. Некоторые из них представляют собой кривые, близкие к окружностям или эллипсам. В центре .замкнутых изобар давле­ ние либо наименьшее, увеличивающееся к периферии, либо, на­

Циклоны и антициклоны являются носителями погоды. В уме­ ренных широтах циклон сопровождается обложными дождями. В тылу циклона проходит холодный фронт, образуются кучево­ дождевые облака, идут ливни. В холодное время года часто обра­ зуются туманы, низкие облака,'осадки.

Для антициклона характерно повышение температуры воздуха в тропосфере, исчезновение облаков, ясная погода.41

14. Общие сведения о прогнозах погоды

Предсказание погоды называется прогнозом. Погода форми­ руется в зависимости от перемещения воздушных масс, характера барических систем — циклонов или антициклонов. Поэтому изуче­

Для прогноза погоды составляют синоптическую карту, на ко­ торую наносят наблюденные метеорологические элементы на боль­ шой территории. Изучение этой карты позволяет с той или иной степенью точности предсказать погоду на будущее. Возможно предсказание погоды и по местным признакам.

Для предсказания погоды широко используются данные наблю­ дений искусственных спутников земли, дрейфующих станций и об­ серваторий, расположенных в Арктике и Антарктике.

45

точке проходит изолиния 80 мм. Эта точка находится в районе 3 распространения типовых кривых редукции (см. рис. 19).

Определим коэффициент редукции осадков ф(тг) при продол­ жительности х = 800 мин (рис. 18). Для этого от оси х из точки 800 мин восстановим перпендикуляр до пересечения с кривой 2. Из точки пересечения с кривой опустим перпендикуляр «а ось ф (т). Коэффициент редукции составит 0,92. Следовательно, при этой продолжительности сумма осадков Нх = 0,92 • 80 = 74 мм. Объем осадков «а 1 .га по формуле (7) составит W = 10-74 = 740 м3/га. Среднюю интенсивность определяем по формуле (8 )

74

а = - g-QQ- = 0,092 мм/мин.

Упражнение 2. Вычислить запас воды в снеге на эксперимен­ тальном участке Валдайской научно-исследовательской гидрологи­ ческой лаборатории.

Да но : результаты снегомерной съемки на участке (табл. 5).

Высоту снежного покрова измеряли снегомерной рейкой через 10 м, а плотность снега—-весовым снегомером в точках через 50м путем взятия двойных проб.

Р е ше н и е . Для определения запаса воды необходимо вычис­ лить: 1 ) среднюю высоту снежного покрова hcp и 2 ) среднюю плотность снега 6 . Все расчеты выполнены в табл. 5. Среднюю высоту снежного покрова (гср вычисляем путем деления -суммы вы­ сот Б/гс на количество точек измерений

, 560 00

ЛСр — —Yj— — 33 СМ.

Плотность снега 6 вычисляется по формуле (13). Например,

47

Среднюю плотность снега б для всего участка вычисляем де­ лением суммы средних плотностей 26Ср всех измерений на число точек измерений. В данном упражнении 2бСр = 0.91, п = 4. Отсюда

3 = - 5 ^ - = 0,23.

Средний запас воды в снеге hB в миллиметрах вычисляем по формуле (14)

/?в = 0,23-33 = 7,6 см = 76 мм.

Упражнение 3. Требуется: 1) построить карту изогнет в бас­ сейне р. Сулы и 2) вычислить среднюю годовую сумму осадков.

Рис. 32. Определение среднего количества осадков, для бассейна р. Сулы методом изогнет:

I — граня да бассейна; 2 — нзогнета.

Да но : выкопировка из карты (рис. 32), на которую нанесены метеорологические станции и дождемерные посты как в самом бас­ сейне, так и вблизи его границ. Возле каждого из этих пунктов указаны средние многолетние годовые суммы осадков.

Р е ше н и е . 1. Сечение изогнет принимаем через 20 мм. Наи­ большая сумма осадков составляет 591 мм, наименьшая 451 мм. Амплитуда (разность) выражается величиной 591 — 451 = 140 мм.

49