Учение об атмосфере / метеор / Часть3

3.7. НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ОБЛАКАМИ

Характеристика облачности нужна синоптикам для по­ лучения данных о текущей погоде, для прогностических целей, а также при обслуживании авиации. На метеороло­ гических станциях определяют: количество облаков, формы облаков и высоту нижней границы. Количество и форму об­ лаков определяют визуально, а высоту - инструментально

Определение форм и количества облаков. Количество облаков (облачность) оценивают в баллах суммарных до чей небосвода, занятых облаками. Один балл составляе! 0,1 часть всего видимого небосвода. Количество облаков менее одного балла отмечают как «следы». При наблюде­ нии оценивается общее количество облаков всех ярусов (общая облачность) и количество облаков только нижнего яруса (нижняя облачность).

При определении форм облаков пользуются Междуна­ родной морфологической классификацией, приведенной в Атласе облаков (1976 г.). По Атласу облаков определяют форму, вид и разновидности облаков.

Пример записи: 0/0 - ясно; 8/0 Ci - облаков нижнего яруса нет; 8/3 Ci, Си - общая облачность 8 баллов, облач­ ность нижнего яруса, представленная облаками Си, 3 балла; 10/10 Ns - общая облачность и облачность нижнего яруса 10 баллов.

Измерение высоты нижней границы облаков. Под вы­ сотой облаков понимают высоту их нижней J рдницы над поверхностью земли. В основном измеряют высоту облаков нижнего и среднего ярусов (не выше 2500 м) При этом оп­ ределяется высота самых низких облаков.

В настоящее время на метеорологических станциях npi.- обладающим, з при обслуживании авиации основным ме ходом измерения высоты нижней границы облаков является светолокациониый метод: высота облаков опр^дет-и ия по времени прохождения светом расстояния oi щ£чика (.вето вого импульса до нижней границы облаков и обратно дм приемника:

И=~,

2

где с - скорость света (3 - 1015 м/с); т - время

Этот метод реализуется в импульсном измерителе высо­ ты облаков ИВО-1М. Установка состоит из датчика и при­ емника световых импульсов, пульта управления, соедини­ тельных кабелей (рис. 3.34). Датчик посылает вертикально к иблаку световой импульс. Приемник с помощью фото­ электронного умножителя преобразует отраженный от об­ лака световой импульс в электрический сигнал и передает его на пульт управления.

Рис. 3.34. Комплект измерителя высоты нижней границы облаков ИВО-1М:

/ - датчик световых импульсов; 2 - кабели; 3 • приемник импульсов; 4 - пульт управлении

Определение времени т производится на экране элек- ронно-лучевой грубки, результат получается в метрах вы­ соты. Частота посылки импульсов 20 Гц.

Излучатель и приемник смонтированы на карданных подвесах, чго обеспечивает' самоустановку их оптических осей в вертикальном положении. Все операции по включе­ нию; открытию крышек датчика и приемника на время из­ мерения и их закрытие по окончании измерения осуществ­ ляются дистанционно с пульта .управления. База между датчиком и приемником составляет 8-10 м. Измерения могт,т прои5Водигься в любое время суток и при любой тем­ пературе воздуха.

Пределы измерения от 50 до 2000 м, погрешность изме­ рений 10—15 %. Время, затрачиваемое на одно измерение, 4—5 с. .Наружная аппаратура рассчитана на работу при тем­ пературе от -50 до +50°С. Пульт находится в помещении на расстоянии от приемопередатчика до 100 м. С помощью дополнительных блоков дистанционность может быть уве­ личена до 10 км, а также возможна непрерывная регистра­ ция высоты облаков. Такие устройства находят применение при обслуживании авиации, когда на подходах к взлетнопосадочной полосе и на ней самой установлены приемопередагчики в нескольких точках, объединенных в единую систему непрерывного наблюдения за высотой облаков.

В некоторых случаях при отсутствии установки ИВО определение высоты нижней границы облаков может вы­ полняться шар-пилотным или триангуляционным метода­ ми, которые до внедрения системы ЙВО имели широкое применение

Шар-пилот представляет собой небольшой резиновый шар, наполняемый водородом. Перед пуском шара с помо­ щью гирь измеряют его подъемную силу и по формуле оп­ ределяют скорость подъема (м/мин). Наблюдая за летящим шаром-пилотом в бинокль, определяют по секундомеру вре­ мя от момента выпуска до момента, когда шар войдет в об­ лако (начнет туманиться). Высота нижней границы облаков

где V - вертикальная скорость шар-нилота, м/мин; т — вре­ мя, мин.

В темное время суток к шару на шнурке прикрепляется легкий источник света - фонарь со свечкой или лампочка с батарейкой.

Недостатком метода являются трудоемкость подготовки к измерениям, ограниченность применения при облачности менее 5 баллов, когда шар может уйти в просветы между облаками.

В темное время суток определение высоты нижней гра­ ницы облаков может осуществляться триангуляционным методом с использованием прожекторной установки ПИ-45-1, дающей сильный узконаправленный пучок света.

Луч прожектора направляется строго вертикально, а с по­ мощью угломерного устройства, установленного на рас­ стоянии S от прожектора, измеряют вертикальный угол а, под которым виден центр светового пятна на облаке от лу­ ча прожектора. Высота определяется по формуле;

Я- 5 - tga .

3.8.ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ ВИДИМОСТИ

Метеорологическая дальность видимости (МДВ) в светлое время суток - это наибольшее расстояние, с кото­ рого можно обнаружить на фоне неба вблизи горизонта или на фоне воздушной дымки черный предмет с угловыми размерами более 15 угловых минут. МДВ зависит от про­ зрачности воздуха.

На метеорологических станциях должно обеспечиваться измерение МДВ в пределах от 50 м до 50 км. Для опреде­ ления МДВ применяются визуальный, инструментальновизуальный и инструментальный методы, в основе которых находятся принципы фотометрии. Первым двум методам присущи субъективные погрешности, зависящие от опыта и зрения наблюдателя. Третий метод является объективным.

Для определения МДВ визуальным методом в светлое время суток подбирают девять объектов, удаленных от пункта наблюдений на расстояния 50, 200, 500 м; 1,2, 4, 10, 20 и 50 км. Объекты должны быть по возможности более темными, проектироваться на фоне неба вблизи горизонта, иметь угловые размеры не менее 15 угловых минут. На­ блюдение состоит в том, чтобы определить, какие из объек­ тов видимы и какие - невидимы. Результаты оцениваются по 9-балльной шкале. В темное время суток МДВ опреде­ ляют по огням на разных расстояниях.

В настоящее время наиболее распространенным мето­ дом измерения МДВ на сети метеорологических станций является инструментально-визуальный. Этот метод поло­ жен в основу измерителей дальности видимости М-53А и

ИДВ. Действие М-53А основано на оптическом раздвоении изображения наблюдаемого объекта с последующим при­ ведением к равенству яркости этих изображений или с по­ следующим гашением одного из них, что достигается ис­ пользованием поляризационного эффекта.

В темное время суток для измерения МДВ применяется нефелометрйческая установка M-7I, представляющая собой прожектор в сочетании с поляризационным измерителем видимости М-53А. Метод измерения с помощью этой уста­ новки основан на зависимости между МДВ и яркостью све­ та, рассеянного воздухом назад к источнику света. Чем сильнее замутнена атмосфера, тем меньше дальность види­ мости и тем больше света рассеивается по всем направле­ ниям, в том числе и назад - в сторону источника. Измерив яркость рассеянного назад света, можно определить МДВ. Измерение производится поляризационным измерителем видимости М-53А. Пределы измерения от 50 м до 50 км с погрешностью ± 25-30 %.

Объективные результаты измерений МДВ, лишенные субъективных погрешностей, получаются при применении инструментальных методов, основанных на принципах фи­ зического (объективного) фотометрирования. Примером реализации такого принципа являются регистраторы даль­ ности видимости РДВ-1, РДВ-2, РДВ-3 и др. Работа этих устройств основана на сравнении интенсивности двух све­ товых потоков, исходящих от одного источника света, один из которых попадает на фотоэлемент после прохождения им некоторого слоя атмосферы, второй, контрольный, по­ падает на фотоэлемент непосредственно от того же источ­ ника света, не подвергаясь воздействию атмосферы. Установка состоит из фотометрического блока и отражате­ ля, расстояние между ними 100 м. Такие устройства, позво­ ляющие выполнять непрерывные измерения МДВ с регист­ рацией в виде записи, находят применение на аэродромах при метеорологическом обслуживании авиации.

3.9.АКТИНОМЕТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

ИНАБЛЮДЕНИЯ

Основными актинометрическими приборами являются: актинометр, пиранометр (алъбедометр), балансомер. Все эти приборы основаны на общем принципе. Лучистая энер­ гия, поглощенная чувствительным элементом (обычно за­ черненная пластинка), преобразуется в тепловую энергию с последующим преобразованием посредством термопары в электрическую энергию (ЭДС), измеряемую гальваномет­ ром. В итоге об интенсивности лучистой энергии судят по величине отклонения стрелки гальванометра. Эти приборы являются относительными, и их тарирование производится по показаниям компенсационного пиргелиометра Онгстрема, принятого в нашей стране в качестве образцового.

Актинометр АТ~50. Предназначен для измерения ин­ тенсивности прямой солнечной радиации на перпендику­ лярную к лучам поверхность. На рис. 3.35 показан общий вид термоэлектрического актинометра. В колпаке трубки находится приемник радиации, выполненный в виде диска диаметром II мм из серебряной фольги, зачерненной со стороны, обращенной к Солнцу. К диску с обратной сторо­ ны приклеены активные спаи термобатареи. Под воздейст­ вием поглощенной солнечной радиации температура зачер­ ненного диска и активных спаев термопары повышается по сравнению с температурой пассивных спаев, укрепленных на корпусе и, следовательно, имеющих температуру на­ ружного воздуха. Возникающий термоэлектрический ток, пропорциональный разности температур активных и пас­ сивных спаев, измеряется гальванометром.

Внутри трубки имеются диафрагмы, которые выделяют пучок солнечных лучей с углом 10° так, что зачерненный диск воспринимает радиацию от солнечного диска и около­ солнечной зоны неба радиусом 5°, как это дано в вышепри­ веденном определении прямой солнечной радиации.

При установке прибора для наблюдений его ориентируют стрелкой на основании на север. Затем, ослабив винт, уста­ навливают сектор широт соответственно широте места на­ блюдений. Ослабив винт и вращая рукоятку, нацеливают трубку на Солнце. Ось и рукоятка ориентированы по оси мира, и поэтому вращением рукоятки можно вести трубку за Солнцем.

•

Рис 3 *5 Актиномефк.рчоэчектричес»киАТ^0

/крышка 2 ? винты 4 <и склоне­

/i основание

При точном наведении трубки на Солнце световое пят­ но, образующееся при прохождении солнечных лучей через отверстие (диаметром i мм) на переднем кольце трубки, по­ падает точно на точку, обозначенную на кольцевом экране.

Перед началом измерений определяется .место нуля гальванометра. Для этого на трубку надевают крышку и через 25 с берут отсчет по шкале гальванометра.

Далее при снятой крышке уточняют наводку трубки на Солнце и берут отсчеты (обычно два) по шкале гальвано­ метра. Внесением поправок вычисляют исправленный от­ счет по шкале гальванометра:

Л'»™ = Ncp ± ДЛГ- N0 ± AN,,

где Л^ - средний отчет; AN - шкаловая поправка; JV0 - ме­ сто нуля; AN, - поправка на температуру гальванометра. Поправки берутся из поверочного свидетельства.

3.9.Актинометрическме приборы и наблюдения 287

Интенсивность прямой солнечной радиации на перпен­ дикулярную к лучам поверхность определяется:

S=a-Nmh

где a - переводной множитель (из поверочного свидетель­ ства), показывающий величину прямой радиации, прихо­ дящейся на одно деление шкалы гальванометра.

Чувствительность актинометра АТ-50 составляет 8-11 мв на 1 кВт/м2; инерция - 25 с. Актинометр рассчитан на работу при температуре окружающего воздуха от -60 до +60 °С.

Пиранометр универсальный М-80. Предназначен для измерения интенсивности суммарной, рассеянной и отра­ женной коротковолновой радиации. Общий вид прибора показан на рис. 3.36. Основной частью прибора является пиранометрическая головка, в которой находится приемник радиации в виде пластинки с черными и белыми полями, наподобие шахматной доски. С обратной стороны пластин­ ки к черным и белым полям приклеены спаи термобатареи.

Термоэлектрический приемник закрыт стеклянным кол­ паком, который, являясь защитой от ветра и пыли, выпол­ няет роль фильтра, препятствующего поступлению длин­ новолновой радиации и пропускающего коротковолновую радиацию от 0,33 до 3,0 мкм. Черные и белые поля поразному поглощают поступающую лучистую энергию и соответственно этому черные поля приобретают более вы­ сокую температуру, чем белые. В результате между черны­ ми и белыми спаями термобатареи образуется электродви­ жущая сила (ЭДС), пропорциональная интенсивности ра- :лацш. ЭДС измеряется гальванометром.

Пиранометрическая головка устанавливается >ризонтально по уровню с помощью винтов.

Для измерения рассеянной солнечной радиации исклю- •ают прямую солнечную радиацию затенением термопри- •; дайка. Затенитель - это диск диаметром 85 мм, укреплен­ ный на стержне длиной 485 мм так, что образуемый диском телесный угол составляет 10°.

Суммарную радиацию измеряют при незатененном приемнике радиации.

I

5 3. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Рис. 3.36. Пиранометр универсальный термоэлектрический М-80М;

/ - пиранометрическая головка, 2 - стопор­ ная пружина, 3 - шарнирное крепление затенители, 4 - подъемный винт. 5 - под­ ставка, 6 - шарнир игкидной части, т - уровень, 8 - винт, 9 - стоика

Для измерения радиации, отраженной ог подстилающей поверхности, головку пиранометра поворачивают вниз. При этом поверхность приемника должка находиться на высоте 1,5 м над подстилающей поверхностью, а наклон самой постилающей поверхности не должен превышать 2°.

Чувствительность головки пиранометра составляет 10-16 мв на 1 кВт/м2. Инерция - 40 с. Головка рассчитана на работу при температуре от -60 до + 60 °С.

Походный альбедометр ЛПЗхЗ (рис. 3.37). Предназна­ чен для измерения тех же актинометрических характери­ стик, что и пиранометр М-80, имеет такую же пиранометрическую головку, но на самоустанавливающемся кардан­ ном подвесе, обеспечивающем горизонтальное положение плоскости приемника при положении как вверх, так и вниз.

Интенсивность измеряемой радиации определяется по формуле:

D, Q, RT = aa- М,сп ,

где ап - нормальный переводной множитель, определенный при перпендикулярном положении лучей (принимается из поверочного свидетельства).

Интенсивность прямой солнечной радиации на горизон­ тальную поверхность S' может быть вычислена по разности показаний открытого (0 и затененного (О) пиранометра (альбедометра).

Балансомер М-10М (рис. 3.38). Балансомер представляет собой круглую плоскую пластину диаметром 100 мм с двумя черными приемниками радиации № 1 и № 2 на противопо­ ложных сторонах. При измерении один приемник обращен к подстилающей поверхности (вниз) и на него поступают ко­ ротковолновая отраженная радиация RK, длинноволновое излучение подстилающей поверхности Ег вместе с отражен­ ной длинноволновой радиацией Ra, излучение окружающих предметов. Другой приемник, обращенный вверх, получает суммарную коротковолновую солнечную радиацию Q=S+D вместе с длинноволновым излучением атмосферы Е№

Глава 3. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Рис. 3.38. Балансомер термоэлектрический М-ЗОМ

/ - пластина; 2 - приемник лучистой энергии; 3 - чзтенитель; 4 - шарнирное крепление затенителя; 5 - шаряирное крепление балансомера; 6 - чехол

Термобатареи верхнего и нижнего приемников соедине­ ны таким образом, что создают встречные ЭДС. Ток, воз­ никающей в результате разности ЭДС, измеряется гальва­ нометром. При одинаковом поступлении лучистой энергии на верхний и нижний приемники стрелка гальванометра отклоняться не будет. Отклонение стрелки гальванометра пропорционально разности поступления энергии на верх­ ний и нижний приемники, т.е. радиационному балансу, ко­ торый может иметь знак (+) или (-).

Следовательно, балансомер измеряет разность:

В = S + D + Ea - (R¥ + Ra + £3). '

При затененном балансомере (диск-затенитель) исклю­ чается величина S'. Эта величина гораздо точнее вычисля­

!ется по разности показаний открытого и затененного пира­ нометра (альбедометра), а тем более по показаниям акти­ нометра.

На показания балансомера некоторое влияние оказывает ветер, способствующий конвективному теплообмену между приемниками и воздушной средой. Это влияние учитывает­ ся коэффициентом Ф.

Перед началом измерений при отключенном балансоме­ ре и зашунтированном гальванометре определяют место нуля. Во время измерений обычно делают три отсчета по шкале гальванометра.

Вычисляют исправленный отсчет:

где JVtp - средний отсчет; AN - шкаловая поправка гальва­ нометра (из поверочного свидетельства); No - место нуля.

Затем отсчет приводят к штилю: Л'ш-^М.сп-Ф,

где Ф - коэффициент, учитывающий влияние ветра на ба­ лансомер. Радиационный баланс определяют по формуле:

B = a-Nnm

где a - переводной множитель (из поверочного свиде­ тельства).

Чувствительность балансомера 5-6 мв на 1 кВт/м2, инерция - 12 с. Балансомер рассчитан на температуру ок­ ружающего воздуха от -60 до + 60°С.

Для проведения наблюдений приборы для измерения радиационных характеристик размещаются на актинометрической стойке. Стойки бывают различных конструкций. На рис. 3.39 показан вариант неподвижной стойки.

Одновременно с измерениями актинометрическими приборами проводятся вспомогательные наблюдения, при которых оцениваются количество и формы облаков, цвет неба в зените, степень покрытия солнечного диска облака­ ми, состояние деятельной поверхности на актинометрической площадке (состояние травы - свежесть, цвет, степень увлажнения; состояние снежного покрова); измеряются атмосферное давление, скорость ветра вблизи балансомера, температура и влажность воздуха, температура поверхно­ сти почвы.

т

Г п а в а 3. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

i

Рис. 3.39. А кти неметрическая стойка (наподвижная):

/ - актинометр; 2 - пиранометр (альбедометр); 3-4 - затенители; 5 - балансомер; 6 - гальванометры

Актинометрические наблюдения проводятся шесть раз в сутки: в 0 ч 30 мин, 6 ч 30 мин, 9 ч 30 мин, 12 ч 30 мин; 15 ч 30 мин, 18 ч 30 мин по среднему солнечному времени.

Гелиограф универсальный ГУ-1. Предназначен для ре­ гистрации продолжительности солнечного сияния, т.е. ко­ личества часов, когда солнечный диск не закрыт облаками, а интенсивность солнечной радиации составляет не менее 0,21 кВт/м2.

Принцип действия гелиографа основан на прожигании бумажной ленты солнечными лучами, сфокусированными стеклянным шаром, выполняющим роль собирательной линзы. Лента, по которой в течение дня перемещается изо­ бражение Солнца, имеет деления в часах. По длине прож­ женных участков на ленте определяют время, в течение ко­ торого Солнце не было закрыто облаками и интенсивность солнечной радиации была не менее 0,21 кВт/м2.

3.9. Актинометрические приборы и наблюдения

Рис. Ы0. Гепнограф универсальный ГУ-1:

а - внешний вид (1 - основание; 2 - указатель широты; 3 - сектор шврот; 4 - винт; 5 - чашка с пазами для лент; 6 - луга; 7 - игла фиксирования ленты; 8 - лента; 9 - шар; 10 - ось; // - фиксирующий штифт; 12 - диск установоч­ ный; 13 - указатель; 14 - стойка); 6 - ленты с прожогами

(/ - зимняя; 2 - равноденственная; 3 - летняя)

Стеклянный шар (рис. 3.40, а) закреплен в дугообразном держателе. Наклоняя подвижную часть прибора, по шкале углового сектора устанавливают широту места метеостан­ ции и закрепляют стопорным винтом. При этом ось стек­ лянного шара принимает положение, параллельное оси вращения Земли (осн мира).

Сферическая чаша имеет три паза, в которые вставгякугся бумажные ленты. В средний паз вставляется прямая (равноденственная) лента (рис. 3.40, б), в верхний паз - зимняя и в нижний паз - летняя ленты. Обе последние лен­ ты криволинейные. Положение ленты в пазе фиксируется штифтом с иглой.

Одна лента рассчитана на 10 часов. В зависимости от продолжительности дня используются 1, 2 или 3 ленты. При смене ленты делается поворот подвижной части гелио­ графа относительно оси стеклянного шара на определенные фиксированные углы, обозначенные на установочном диске индексами А, £, В, Г. Эти положения фиксируются штиф­ том. На метеоплощадке гелиограф устанавливается на столбе на высоте 2 м от поверхности земли строго горизон­ тально и ориентируется по географическому меридиану.

3.10.ДИСТАНЦИОННЫЕ

ИАВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

3.10.1. ДИСТАНЦИОННЫЕ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ

Дистанционные метеорологические станции (ДМС1 представляют собой комплекс метеорологических прибо­ ров, показания которых дистанционно по кабелю переда­ ются на приборный пульт, находящийся в помещении ме­ теостанции. Применение ДМС позволяет ускорить и упро­ стить процесс измерения метеорологических величин, ос­ вобождая наблюдателя от выхода из помещения к местам установки приборов и выполнения операций непосредст­ венно в точках измерений. Все измерения выполняются в течение 1-2 мин. Примерами таких станций могут быть

дистанционная метеородогическая станция М-49 и судовая дистанционная гидрометеорологическая чанция ГМ-6 (рис 3 41), предназначенные для измерения температуры и влажности воздуха, скорости и направления ветра, послед­ няя измеряет еще и температуру воды

Рис 1.41. Судовая дистанционная гидрометеорологическая станция ГМ-6:

а - блок метеорологических датчиков; б • • измерительный пульт

Автоматические метеорологические станции (АМС) представляют собой телеметрические устройства, предна­ значенные для автономного (без участия человека) измере­ ния и передачи метеорологических величин. Они являются первичным звеном в автоматизированной системе получе­ ния, сбора, хранения метеорологической информации и пе­ редачи ее потребителю.

Все АМС построены на принципе преобразования изме­ ряемых величин в электрические импульсы, которые i кодированном виде передаются по каналам связи или проводная линия связи).

Автоматические радиометеорологические станции (АРМС) устанавливаются в труднодоступных или необжи­ тых районах (высокогорье, арктические острова, дрейфую­ щие льды). В состав АРМС входят: комплект метеорологи­ ческих, а при потребности и гидрологических, датчиков; центральное устройство, осуществляющее обработку ин­ формации, поступающей от датчиков, хранение результа­ тов до их передачи, формирование кода; радиопередающая аппаратура; источник питания - ветрогенератор с аккуму­ лятором (рис. 3.42). Применяются также радиоизотопные источники энергии.

В настоящее время в системе гидрометслужбы находят­ ся в эксплуатации АМС различного назначения (для уста­ новки на суше, на водных объектах, на дрейфующих льдах), отличающиеся конструктивным исполнением, точ­ ностью и количеством измеряемых метеорологических ве­ личин. Например, предназначенная для установки на суше АРМС модели М-109 измеряет 10 метеовеличин с переда­ чей через каждые 3 ч, штормовая информация передается через каждый час. Данные, передаваемые станцией, прини­ маются с помощью радиоприемника.

23-25 м

Рис. 3.42. Схема размещения (АРМС) М-109:

/ - датчики ветра; 2 - антенна; 3 - датчик солнечного сияния;

4 - ветрогенератор; 5 - осадкомер; 6 - блок автоматики; 7 - датчик давления; 8 - аккумулятор; 9 - радиопередатчик; 10 - датчик

температуры

Станция рассчитана на работу при температуре воздуха от -60 до +50 °С, влажности до 100 %, отложений гололеда 25 мм. В автономном режиме станция может работать год. По истечении года проводится техническая инспекция, регламентные работы с контролем точности показаний гфиборов.

АМС модели М-106М измеряет около 20 метеорологи­ ческих величин с передачей информации по проводной связи на расстояние до 10 км. Измерение всех элементов занимает около одной минуты. Станция ведет кругло­ суточные наблюдения за штормовыми значениями метео­ величин.

Для обслуживания авиации в крупных аэропортах при­ меняются комплексные радиотехнические автоматические метеорологические станции (КРАМС), позволяющие полу­ чать данные о метеорологических элементах по большому числу датчиков, распределенных на аэродроме.

3.10.2. РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ

Среди дистанционных методов изучения атмосферы к настоящему времени наибольшее развитие получила ме­ теорологическая радиолокация. Метеорологические радио­ локаторы (МРЛ) предназначены для получения информа­ ции об облачности, осадках и связанных с ними опасных явлениях погоды. МРЛ широко применяются в службах сверхкраткосрочного прогноза погоды для метеообеспече­ ния авиации.

В основе метода использовано явление рассеивания электромагнитных волн сантиметрового и миллиметрового диапазонов частицами облаков, осадками и некоторыми другими атмосферными образованиями. МРЛ позволяет в любое время суток и при любой погоде вести непрерывные наблюдения за состоянием тропосферы, получать верти­ кальные и горизонтальные разрезы метеорологических объектов, определять границы облаков, измерять интенсив­ ность осадков, оценивать тенденцию и скорость развития метеорологических процессов.

В метеорологических радиолокаторах используется диапазон несущих частот от 3000 до 30000 мГц, соответст­ вующий длинам волн от 10 до 1 см. Длительность зонди­ рующего импульса составляет от 0,5 до 4 мкс. Частота повторения импульсов находится в пределах от 200 до 1000 Гц. Угол диаграммы направленности зондирующего луча составляет от долей до 1,5°. Дальность действия МРЛ до 80-150 км.

С помощью МРЛ распознаются все формы и виды обла­ ков: Ci; Cc; Cs; Ac; As; Sc; Ns; St; Cu; Cb. Достоверность распознавания облачных систем составляет 80-90 %. Рас­ познаются грозоопасные СЪ и ливневый дождь, негрозовые СЪ и негрозовые ливни. МРЛ позволяет измерять интен­ сивность жидких и твердых осадков по градациям: слабые, умеренные, сильные, очень сильные. Распознаются слои температурных изотермий и инверсий. Зондирование атмо­ сферы возможно до высот более 30 км.

С внедрением ЭВМ созданы автоматизированные сис­ темы для обработки информации, получаемой от МРЛ, и представления ее на дисплее в виде цветных карт.

3.10.3. АЭРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ

Аэрология - раздел метеорологии, занимающийся изучением физических процессов в свободной атмосфере, расположенной над пограничным слоем (слоем трения).

Основной метод аэрологии - зондирование атмосферы путем измерения метеорологических характеристик прибо­ рами, доставляемыми специальными воздушными шарами на высоты 30-35 км (максимально до 40-45 км). В настоя­ щее время для зондирования используются радиозонды.

Радиозонд - это радиотехнический прибор, поднимае­ мый в атмосферу на свободно летящем шаре. Во время подъема он измеряет метеорологические величины на раз­ ных высотах и результаты измерений передает по радио на наземную станцию слежения. Метеорологические величи­ ны (температура, влажность воздуха, давление и др.) изме­ ряются посредством чувствительных элементов (датчиков), а скорость и направление ветра на разных высотах опреде-

ляют по координатам радиозонда, которые получают, на­ блюдая за ним в оптический теодолит или сопровождая его радиолокатором.

Зондирование атмосферы с помощью радиозондов на­ зывается радиозондированием. Различают: ветровое зонди­ рование, цель -которого - определение скорости и направ­ ления ветра на разных высотах; температурное зондирова­ ние - измеряются температура, влажность воздуха, давле­ ние; температурно-ветровое зондирование - в нем совме­ щаются оба предьщущих вида зондирования.

Первый радиозонд в СССР был выпущен в 1930 г. Изо­ бретателем радиозонда и метода его применения в аэроло­ гии был П.А. Молчанов.

В результате зондирования получают данные о верти­ кальной стратификации измеряемых метеорологических величин. Стандартные наблюдения на сети аэрологических станций проводятся в единые сроки два или четыре раза в сутки и включают измерения температуры, влажности воз­ духа и атмосферного давления, скорости и направления ветра.

Специальные наблюдения могут включать измерения актинометрических характеристик, содержания озона, по­ казателей загрязнения атмосферы, характеристик атмо­ сферного электричества и др. Расстояние между сетевыми аэрологическими станциями составляет 250-300 км.

Данные сетевых аэрологических наблюдений использу­ ются в оперативной работе синоптиков при составлении прогнозов погоды, в авиации, а также в научных целях.

В отличие от метеорологических приборов, предназна­ ченных для измерений в наземных условиях, радиозонды должны обеспечивать требуемую точность в гораздо боль­ шем диапазоне изменений измеряемых величин. Так, пере­ пад температуры в слое зондирования может составлять от +50 до -70 °С, влажность может изменяться от 100 до 0 %, давление уменьшается в 100-200 раз (от 1000 гПа у земли до 5 гПа на высоте около 35 км). При прохождении зон жидких осадков и облаков на прибор в изобилии попадает вода, при прохождении слоев воздуха с сильной турбу­ лентностью зонд подвергается большим динамическим на­ грузкам, при попадании в грозовые очаги возможно воз-