Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метеорология и климатология. Лабораторный практикум для студентов бакалавриата по направлениям подготовки 35.03.01 «Лесное дело» и 20.03.02 «Природооб
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Сибирский государственный университет науки и технологий
имени академика М. Ф. Решетнева
В. А. Иванов
С. А. Москальченко
МЕТЕОРОЛОГИЯ
И КЛИМАТОЛОГИЯ
Лабораторный практикум для студентов бакалавриата
по направлениям подготовки 35.03.01 «Лесное дело»
и 20.03.02 «Природообустройство и водопользование»
всех форм обучения
Красноярск 2022
1
УДК 551.5(076.5)
ББК 26.23я7
И201
Рецензенты:
ведущий научный сотрудник лаборатории лесной пирологии,
доктор биологических наук Г. А. И
ВАНОВА
(Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН ФИЦ КНЦ СО РАН);
кандидат биологических наук, доцент О. П. К
ОВЫЛИНА
(Сибирский государственный университет науки и технологий
имени академика М. Ф. Решетнева)
Печатается по решению редакционно-издательского совета университета
Иванов, В. А.
И201 Метеорология и климатология : лаб. практикум для студентов ба-
калавриата по направлениям подготовки 35.03.01 «Лесное дело»
и 20.03.02 «Природообустройство и водопользование» всех форм
обучения / В. А. Иванов, С. А. Москальченко ; СибГУ им. М. Ф. Решетнева. – Красноярск, 2022. – 110 с.
Лабораторный практикум предназначен для выработки у студентов практических навыков по применению методов организации метеорологических наблюдений в стационарных и полевых условиях в процессе учебных, производственных,
преддипломных практик, в деятельности предприятий лесного комплекса.
Цель практикума – познакомить студентов с приборами, применяемыми
в лесной метеорологии, с их устройством и принципом действия, а также способами наблюдения за метеоэлементами.
Предназначен для студентов бакалавриата по направлениям подготовки
35.03.01 «Лесное дело» и 20.03.02 «Природообустройство и водопользование»
всех форм обучения.
УДК 551.5(076.5)
ББК 26.23я7
© СибГУ им. М. Ф. Решетнева, 2022
© Иванов В. А., Москальченко С. А., 2022
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ............................................................................................................ 4
Тема 1. Метеорология и климатология ...................................................... 5
Лабораторная работа 1. Организация гидрометеорологических
наблюдений .............................................................................................. 5
Лабораторная работа 2. Измерение солнечной радиации ................... 13
Лабораторная работа 3. Измерение атмосферного давления ............. 27
Лабораторная работа 4. Измерение температуры воздуха
и почвы. Тепловой режим водных бассейнов ..................................... 34
Лабораторная работа 5. Измерение влажности воздуха ..................... 49
Лабораторная работа 6. Определение вероятности
заморозков .............................................................................................. 56
Лабораторная работа 7. Измерение
и твердых осадков .................................................................................. 61
Лабораторная работа 8. Измерение скорости
и направления ветра ............................................................................... 72
Лабораторная работа 9. Наблюдение облачности ............................... 83
Тема 2. Синоптика ........................................................................................ 87
Лабораторная работа 10. Метеорологические прогнозы .................... 87
Лабораторная работа 11. Климат и микроклимат.
Климатические классификации ............................................................ 90
Заключение ..................................................................................................... 97
Библиографический список ........................................................................ 98
Приложения .................................................................................................. 100
жидких
3
ВВЕДЕНИЕ
Лес и все его компоненты находятся в тесной взаимосвязи с условиями среды. Являясь важнейшими физическими параметрами среды, метеорологические факторы оказывают очень большое влияние
на все стороны жизни леса, определяя возможность произрастания
лесов, их многообразие и производительность. Метеорологические
данные широко используются в практической деятельности специалистов лесного хозяйства при проведении лесохозяйственных мероприятий.
Студентам необходимо уметь самостоятельно и методически правильно проводить измерения основных метеорологических величин,
иметь представление об организации метеорологических наблюдений
в России и правильно использовать их в практической деятельности.
Студентам необходимо знать закономерности формирования различных условий погоды и особенности местного климата, иметь представление о методах прогноза погоды, уметь анализировать эту информацию и правильно использовать её в практической деятельности.
Практикум разработан в соответствии с программой учебной
дисциплины, его содержание отражается в темах лабораторных работ.
Практикум содержит краткое описание принципов действия и устройства, наиболее распространенных метеорологических приборов и
основные сведения о методиках гидрометеорологических измерений
в стационарных условиях и в лесу.
Издание может использоваться при прохождении учебных, производственных и преддипломных практик, выполнении студенческих
научных исследований и дипломных работ.
Все лабораторные работы имеют 10 контрольных вопросов и заданий. Формой текущей отчётности студентов являются лабораторные
работы, выполненные в тетрадях. Каждая лабораторная работа защищается студентом, в устной форме. Письменного оформления отчета не
требуется.
Защита всех лабораторных работ является допуском к зачету студентов направления подготовки 35.03.01 «Лесное дело», или к экзамену
студентов направления подготовки 20.03.02 «Природообустройство
и водопользование» всех форм обучения.
4
ТЕМА 1. МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ
Лабораторная работа 1
ОРГАНИЗАЦИЯ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
(1 ч)
Цель работы: запомнить главные метеорологические величины,
их размерность. Ознакомиться с основными особенностями проведения гидрометеорологических наблюдений в стационарных условиях
и в лесу.
Задачи работы: усвоить порядок размещения приборов на метеорологических площадках и очерёдность проведения наблюдений
по ним.
Обеспечивающие средства: наглядный иллюстрационный материал, видеоматериал, методическое пособие.
Задание: ознакомиться с теоретическим материалом, сделать
конспект теоретических данных.
Краткие теоретические сведения
Наука, изучающая и объясняющая физические процессы и явления, происходящие в атмосфере при взаимодействии с подстилающей
поверхностью, называется метеорологией. Метеорологические наблюдения представляют собой наблюдения над физическими процессами,
происходящими в атмосфере и на поверхности земли. Наблюдения
включают измерения значений метеорологических элементов в установленные сроки и определение основных характеристик (начало,
конец
, интенсивность, опасность). Для характеристики состояния атмосферы используются метеорологические элементы и атмосферные
явления.
К метеорологическим элементам относятся общие названия для
ряда характеристик состояния воздуха и некоторых атмосферных процессов, которые непосредственно наблюдаются на метеостанциях и постах: атмосферное давление, температура воздуха, влажность воздуха,
атмосферные осадки, облачность, элементы ветра, дальность видимости, температуры почвы и воды, испарения воды, продолжительность
солнечного сияния, интенсивность солнечной радиации в атмосфере
и лучеиспускания земной поверхности и атмосферы, элементы атмосферного электричества и др.
К атмосферным явлениям относятся те явления, которые визуально наблюдаются на метеорологической станции и в ее окрестностях.
Это осадки и туманы различных видов; метели, гроза, смерч, шквал,
гололедица, пыльная буря.
5
Основным в метеорологии является метод наблюдений в естественных условиях.
Метеорологические наблюдения производятся с целью получения информации:
а) для непосредственного обеспечения обслуживаемых организаций сведениями о погоде в пункте наблюдений.
б) предупреждения об опасных и особо опасных для народного
хозяйства явлениях.
в) обеспечения прогностических органов службы необходимыми
данными для составления всех видов прогнозов метеорологических условий и предупреждений об ожидаемых неблагоприятных условиях.
г) накопления и обобщения объективных данных о метеорологическом режиме на территории района, области и страны в целом.
На всех станциях, входящих в систему метеорологической сети
России, наблюдения производятся синхронно в сроки 0, 3, 6, 9, 12, 15,
18, и 21 ч по московскому декретному времени.
Под сроком наблюдений понимается 10 минутный интервал
времени, оканчивающийся точно в указанный срочный час. Например, под сроком 6 часов понимается интервал времени от 5 ч 50 мин
до 6 ч 00 мин.
В сроки 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 и 21 ч м.д.в. производятся наблюдения над температурой и влажностью воздуха, атмосферным давлением, ветром, температурой почвы, видимостью, облачностью. Для получения сумм осадков за синхронные 12-часовые промежутки времени (3–15 и 15–3 ч м. д. в.), а также за дневную и ночную половину
суток осадки измеряются в сроки 3 и 15 ч м. д. в., а также в срок,
ближайшие к 8 и 20 ч по декретному времени того часового пояса,
в котором расположена станция.
В зимнее время при наличии снежного покрова периодически
производятся снегомерные съемки, а в срок, ближайший к 8 часам
местного декретного времени, проводятся ежедневные наблюдения
над снежным покровом.
Наблюдения над атмосферными явлениями и состоянием погоды
ведутся на станциях непрерывно в течение суток.
Типовой порядок производства наблюдений разрешается несколько изменять в зависимости от программы, местных условий (например,
удаленность метеорологической площадки и участков наблюдений
от помещения станции) и сезона года.
При проведении метеорологических наблюдений наблюдатель
должен соблюдать следующие правила:
1. Отмечать только то, что он видел сам. Категорически запреща-
ется вписывать в книжку какие-либо сведения, основанные на предпо-
6
ложениях, и заменять отчеты вымышленными величинами. Исключение
составляют сведения об особо опасных метеорологических явлениях,
которые могут быть записаны не только из собственных наблюдений,
но и по сведениям очевидцев, при этом обязательно должен быть указан
источник, из которого они получены.
2. Перед каждым сроком наблюдений производится осмотр при-
боров. Если обнаружатся неисправности, их следует устранить до начала производства наблюдений, или заменить испорченный прибор
исправным.
3. Точно соблюдать сроки и установленный порядок наблюдений.
4. Не допускать пропусков наблюдений.
5. Аккуратно обращаться с приборами и оборудованием, содер-
жать их в чистоте и исправном состоянии.
6. Наблюдения следует записывать немедленно на месте их про-
изводства и непосредственно в соответствующую графу книжки.
7. Запись должна быть отчетливой и производиться простым
графитовым карандашом.
В случае необходимости исправления первоначальную запись
следует зачеркнуть так, чтобы можно было прочесть зачеркнутое,
а под ней или рядом вписать исправленное число.
Устройство метеорологической площадки. Все метеорологические наблюдения (за небольшим исключением) проводятся на метеорологической площадке. Правильное местоположение площадки,
правильная расстановка на ней приборов и тщательный уход за площадкой в значительной степени определяют качество материалов
наблюдений станции.
Метеорологическая площадка должна располагаться на открытом
и типичном для окружающей местности участке. Она должна быть удалена от крупных препятствий и водных объектов, которые могут оказывать непосредственное влияние на показания приборов. Площадка
должна быть удалена от невысоких отдельных препятствий (небольших
одноэтажных построек, отдельных деревьев и т. п.) на расстояние
не меньше 10-кратной высоты этих препятствий. От значительных
по протяженности препятствий (лесов, больших групп построек, городских улиц и т. п.) площадка должна быть удалена на расстояние
не меньше 20-кратной высоты этих препятствий.
Нельзя размещать метеорологическую площадку вблизи глубоких
оврагов, обрывов и других резких изломов рельефа.
При расположении станции вблизи значительной водной поверхности (река, озеро, море) метеорологическая площадка должна нахо-
7
диться на расстоянии не менее 100 м от уреза воды при максимальном
уровне воды в водоеме или на пойме.
Стандартная метеорологическая площадка должна быть размером 36×26 м и ориентирована на местности так, чтобы одна из ее сторон была направлена с севера на юг (рис. 1.1). Самая северная
установка на метеоплощадке, это геодезический репер станции [1],
на котором зафиксированы координаты и высота площадки.
Рис. 1.1. Схема метеорологической площадки
(полная программа наблюдений) [9]
8
На станциях с неполной программой наблюдений (не измеряющих температуру почвы на глубинах и т. п.) разрешается уменьшение размеров площадки до 20×16 м.
Приборы и оборудование должны быть размещены на метеорологической площадке так, чтобы на них не оказывали влияние соседние
установки. Мачты с флюгерами с легкой доской и с тяжелой доской,
датчик анеморумбометра (анеморумбографа), а также гололедный
станок, служащий для наблюдения за гололедно-изморозевыми отложениями, размещаются в северной части площадки [2–5].
Далее располагаются установки и приборы для наблюдений
за температурой и влажностью воздуха: будки (психрометрическая,
запасная и для самописцев [6; 8; 9]). На следующем уровне располагаются: прибор для измерения метеорологической дальности видимости (МВД, например установка М-53) [10]; осадкомер [11]; плювиограф [12]; запасной столб осадкомера (для установки при снежном
покрове) [13]; гелиограф [15]; ледоскоп [16]; росограф [17].
Самый широкий «слой» занимают участки для установки приборов для измерения температуры на поверхности почвы и на глубине: [18] – оголенный участок для установки напочвенных [19] и коленчатых термометров Савинова [20; 22] участок с естественным растительным покровом для установки почвенно-глубинных термометров [23] и мерзлотомера [24].
На самой южной линии располагаются приборы для градиентных
и актинометрических наблюдений: установка для измерения вертикальных градиентов температуры и влажности воздуха [25]; установка для
измерения изменчивости скорости ветра с высотой [26]; актинометрическая установка (стойка с приборами) [27].
Для наблюдений за снежным
покровом на площадке устанавли-
ваются снегомерные рейки [7; 14; 21].
При наличии дополнительных установок на площадке ее размеры увеличиваются и определяются программой работы станции так
же, как и размеры площадок специализированных станций и станций
при обсерваториях.
Для сохранения поверхности метеорологической площадки
в естественном состоянии на территории площадки разрешается
передвигаться только по специально проложенным
дорожкам (шириной не более 40 см). Дорожки должны обеспечивать подход
к будкам (психрометрической и для самописцев) и почвенным термометрам обязательно с севера, к гелиографу – с юга, а к другим
9
установкам – таким образом, чтобы наблюдения производились
с наименьшей затратой времени на переходы от одной установки
к другой.
Дорожкам в их поперечном сечении придается несколько выпуклая форма для того, чтобы обеспечить сток воды к краям дорожки
и просачивание ее в грунт.
Для сохранения естественной поверхности площадки, а также
для сохранности приборов и оборудования метеорологическую площадку следует огородить. Ограда должна обеспечивать хорошую
естественную вентиляцию любого места на площадке, а зимой
не способствовать образованию сугробов.
Рекомендуется стандартная ограда из проволочной сетки с ячейками размером 10×10 см, натянутой на металлические рамы. Рамы
укрепляются на металлических трубах, железобетонных или деревянных столбах высотой 1,2–1,5 м над поверхностью земли.
При отсутствии стандартного комплекта допустимы ограды
из проволоки (гладкой или колючей).
Применять штакетные ограды не разрешается, так как они способствуют накоплению снега на метеорологической площадке.
Сплошные или плотные ограды (из широких досок, хотя бы установленных с промежутками, земляной вал, насаждение кустов вокруг
площадки и т. д.), препятствующие свободному обмену воздуха,
недопустимы.
Калитка для прохода на метеорологическую площадку устанавливается с северной стороны ограды. Как исключение допускается
установка калитки с восточной или западной стороны. Калитка должна запираться.
Если в ограждении метеорологической площадки нет необходимости (например, на высокогорных или таежных станциях и т. п.),
достаточно вместо ограды обозначить контуры площадки выбеленными колышками или камнями.
Для производства метеорологических наблюдений в темную
часть суток метеорологическая площадка обеспечивается постоянным
электрическим освещением (от электролиний, батарей и других
источников тока). При отсутствии постоянного электрического освещения необходимо пользоваться надежным переносным электрическим фонарем.
Уход за метеорологической площадкой. Нужно постоянно
следить за состоянием оборудования на площадке. Метеорологическая площадка должна содержаться в чистоте.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]