
- •Нина Александровна Дашко
- •Часть 1
- •1. ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. Состав и строение атмосферы
- •1.2. История развития метеорологии как физической науки
- •1.2.1. Древнегреческий период развития науки
- •1.2.2. Эллинистический период развития науки
- •1.2.3. Простонародная метеорология
- •1.2.4. Развитие науки на Востоке
- •1.2.5. Развитие научных связей Европы и Востока
- •1.2.6. Изобретение метеорологических приборов
- •1.2.6. Научные общества и академии
- •1.3. Развитие синоптической метеорологии
- •1.4. ВМО – Всемирная метеорологическая организация
- •1.5. Гидрометеорологическая служба России
- •2. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
- •2.1. Требования к гидрометеорологической информации
- •2.2. Виды гидрометеорологической продукции
- •2.3. Потребители гидрометеорологической информации:
- •2.4. Кодирование гидрометеорологической информации
- •2.4.1. Структура кода КН-01
- •Схема кода КН-01:
- •Раздел 0
- •Раздел 1
- •Раздел 2 – для судовых или буйковых станций
- •Раздел 3
- •Раздел 4
- •Раздел 5
- •Раздел 0
- •Для сухопутных станций:
- •Передача судовых данных:
- •Раздел 1 (для станций любого типа)
- •Раздел 2 (используется при передаче судовых данных)
- •Раздел 3
- •Раздел 4 (для высокогорных станций)
- •Раздел 5
- •2.4.2. Структура кода КН-04
- •ЧАСТЬ "A" КОДА КН-04
- •ЧАСТЬ "B" КОДА КН-04
- •Особые точки по температуре воздуха:
- •Особые точки по ветру:
- •3. СОСТАВЛЕНИЕ КАРТ ПОГОДЫ
- •3.1. Виды карт погоды
- •3.2. Приземные карты погоды (составление и чтение)
- •Раздел 1
- •Раздел 2
- •Раздел 3
- •3.3. Составление высотных карт погоды
- •3.3.1. Геопотенциал
- •3.3.2. Барометрическая формула геопотенциала
- •3.3.3. Барометрическая ступень
- •3.3.4. Карты барической топографии
- •3.4. Составление вспомогательных карт погоды
- •4. АНАЛИЗ КАРТ ПОГОДЫ
- •4.1. Первичный анализ приземных карт погоды
- •4.1.1. Правила оформления приземной карты погоды
- •4.1.2. Проведение атмосферных фронтов на картах погоды
- •4.2. Первичный анализ высотных карт погоды
- •4.2.1.Правила оформления высотных карт погоды
- •4.2.3. Анализ карт относительной топографии
- •4.3. Анализ вспомогательных карт погоды
- •5. АЭРОЛОГИЧЕСКИЕ ДИАГРАММЫ И ВЕРТИКАЛЬНЫЕ РАЗРЕЗЫ АТМОСФЕРЫ
- •5.1. Аэрологические диаграммы
- •5.1.2. Построение аэрологической диаграммы
- •5.1.3. Анализ аэрологической диаграммы
- •5.1.4. Графические расчёты с помощью аэрологических диаграмм
- •5.2. Вертикальные разрезы атмосферы
- •5.2.1. Правила построения вертикальных разрезов атмосферы
- •5.2.2. Анализ вертикальных разрезов атмосферы
- •5.2.3. Временные разрезы атмосферы
- •Температура воздуха, °С
- •6. ОШИБОЧНЫЕ ДАННЫЕ НА КАРТАХ ПОГОДЫ
- •7. ПРИНЦИПЫ СИНОПТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
- •7.1. Основные синоптические объекты
- •7.2. Информативность карт барической топографии
- •7.4. Обзор синоптического положения за предыдущие сутки
- •8.1. Вычисление производных
- •8.2.1. Прямолинейная интерполяция
- •8.2.2. Криволинейная интерполяция
- •8.2.3. Формальная экстраполяция
- •8.3.1. Траектории воздушных частиц
- •Способ обратного переноса:
- •Рис. 8.4. Способ обратного переноса
- •Способ прямого переноса:
- •8.3.2. Линии тока воздушных частиц
- •9. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЕЙ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
- •9.1.1. Градиент метеорологической величины
- •9.2. Поле атмосферного давления
- •9.2.3. Локальные изменения давления
- •9.3. Динамические изменения давления воздуха
- •9.4. Распределение атмосферного давления на Земном шаре
- •9.5. Поле ветра
- •Цилиндрическая система координат
- •Сферическая система координат
- •Натуральная система координат
- •9.5.2. Силы, действующие в атмосфере
- •Сила барического градиента
- •Отклоняющая сила вращения Земли
- •Сила трения
- •Центробежная сила
- •9.6. Уравнения движения
- •9.6.1. Геострофический ветер
- •9.6.3. Градиентный ветер
- •9.6.4. Действительный ветер
- •9.7. Особенности ветрового режима над Японским морем
- •9.8. Особенности ветрового режима над Охотским морем
- •9.9. Дивергенция и вихрь скорости
- •9.9.1 Дивергенция вектора скорости ветра
- •9.9.2. Вихрь вектора скорости ветра
- •9.9.3. Уравнение тенденции вихря скорости
- •Характерные синоптические масштабы:
- •9.9.5. Уравнение дивергенции скорости
- •9.10. Поле вертикальных движений атмосферы
- •9.10.1. Классификация вертикальных движений атмосферы
- •9.10.2. Упорядоченные вертикальные движения атмосферы
- •9.10.3. Расчёт вертикальных движений атмосферы
- •9.11. Поле температуры воздуха
- •9.11.1. Температурные градиенты
- •9.11.2. Адиабатические изменения температуры воздуха
- •9.11.3. Термический ветер
- •9.11.4. Локальные изменения температуры воздуха
- •10. ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ
- •10.1. Масштабы воздушных масс
- •10.2. Очаги формирования воздушных масс
- •10.3. Географическая классификация воздушных масс
- •10.5. Трансформация воздушных масс
- •10.6. Термодинамическая классификация воздушных масс
- •10.7. Характеристики устойчивых воздушных масс
- •10.7.1. Тёплая устойчивая воздушная масса
- •10.7.2. Холодная устойчивая воздушная масса
- •10.8. Характеристики неустойчивых воздушных масс
- •10.8.1. Тёплая неустойчивая воздушная масса
- •10.8.2. Холодная неустойчивая воздушная масса
- •10.9. Оценка устойчивости воздушных масс
- •11. АТМОСФЕРНЫЕ ФРОНТЫ
- •11.1. Ориентация и размеры фронтальной поверхности
- •11.2. Классификация фронтов
- •11.2.1. Географическая классификация атмосферных фронтов
- •11.3. Перемещение фронтов
- •11.4. Профиль движущегося фронта
- •11.5. Общие характеристики фронтов
- •11.5.1. Фронты в барическом поле
- •11.5.2. Фронты в поле ветра
- •11.5.3. Фронты в поле барических тенденций
- •11.5.4. Фронты в поле температуры воздуха
- •11.5.5. Фронты в поле влажности и облачности
- •11.6. Тёплый фронт
- •11.7. Холодный фронт
- •11.7.1. Холодные фронты 1-го рода
- •11.7.2. Холодные фронты 2-го рода
- •11.7.3. Вторичные холодные фронты
- •11.8. Фронты окклюзии
- •11.8.1. Облака и осадки холодного фронта окклюзии
- •11.8.2. Облака и осадки тёплого фронта окклюзии
- •11.10. Образование и размывание атмосферных фронтов
- •11.10.3. Оценка тропосферного фронтогенеза и фронтолиза
- •11.10.4. Приземный фронтогенез и фронтолиз
- •12. ЦИКЛОНЫ И АНТИЦИКЛОНЫ УМЕРЕННЫХ ШИРОТ
- •12.1. Основные определения
- •12.1.1. Вертикальная протяжённость барических образований
- •12.1.2. Оси барических образований
- •12.1.3. Фронтальные и нефронтальные барические образования
- •Модель циклона по Ли
- •Модель циклона по Бьеркнесу и Сульбергу
- •Основные теории возникновения циклонов
- •Конвекционная теория циклонов
- •Механическая теория циклонов
- •Волновая теория циклонов
- •Дивергентная теория циклонов
- •12.2. Условия возникновения барических образований
- •12.3. Стадии развития циклонов
- •12.3.1. Начальная стадия развития циклона
- •12.3.2. Стадия молодого циклона
- •12.3.3. Стадия максимального развития циклона
- •12.3.4. Стадия окклюдирования циклона
- •12.3.5. След циклона
- •12.3.6. Серии циклонов
- •12.4. Стадии развития антициклонов
- •12.4.1. Начальная стадия развития антициклона
- •12.4.2. Стадия молодого антициклона
- •12.4.3. Стадия максимального развития антициклона
- •12.4.4. Стадия разрушения антициклона
- •12.5. Регенерация барических образований
- •12.5.1. Регенерация циклонов
- •12.5.2. Регенерация антициклонов
- •12.6. Перемещение барических образований
- •12.7. Центры действия атмосферы
- •Постоянные центры действия атмосферы:
- •Сезонные центры действия атмосферы:
- •12.7.1. Характеристика ЦДА Северо-Атлантического региона
- •Азорский антициклон
- •Исландская океаническая депрессия
- •12.7.2. Характеристика ЦДА Северной Америки
- •Канадский максимум
- •Калифорнийский минимум
- •12.7.3. Характеристика ЦДА Азиатско-Тихоокеанского региона
- •Азиатский антициклон
- •Алеутский минимум
- •Южноазиатская депрессия
- •Северотихоокеанский антициклон
- •Переходные зоны между центрами действия атмосферы
- •12.7.4. Летние синоптические процессы над Охотским морем
- •12.8. Погода в циклонах на разных стадиях развития
- •12.8.1. Погода в передней части молодого циклона
- •12.8.2. Погода в тёплом секторе молодого циклона
- •12.8.3. Погода в тыловой части молодого циклона
- •12.8.4. Погода в окклюдированном циклоне
- •12.9. Погода в антициклонах
- •12.9.1. Инверсии в антициклонах
- •12.9.2. Фронты в антициклоне
- •12.9.3. Погода в антициклоне
- •13. ВЛИЯНИЕ ОРОГРАФИИ НА АТМОСФЕРНЫЕ ПРОЦЕССЫ
- •13.1. Горные ветры
- •Бора
- •13.2. Облакообразование и осадки
- •13.3. Влияние орографии на атмосферные фронты
- •14. СТРУЙНЫЕ ТЕЧЕНИЯ
- •15. ПРОГНОЗ СИНОПТИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ
- •15.3. Прогноз эволюции барических образований
- •15.4. Прогноз возникновения новых барических образований
- •15.5. Прогноз перемещения и эволюции атмосферных фронтов
- •15.6. Расчёт давления в точках поля
- •15.6.1. Адвективный способ расчёта давления в точках поля
- •15.7. Оценка приземной прогностической карты
- •16.1. О прогнозе погоды в США и Японии
- •16.1.1. Служба погоды в США
- •16.1.2. Служба погоды в Японии
- •Примечание 1
- •Примечание 2
- •Примечание 3
- •17.1. Критерии определения объёма выборки
- •17.2. Определение свойств выборки
- •17.3. Законы распределения метеорологических величин
- •17.3.2. Нормальный закон распределения
- •17.4. Точность и достоверность оценок выборки
- •17.5. Анализ статистических характеристик
- •17.5.1. Исследование трендовой составляющей
- •17.5.3. Процентили
- •17.5.4. Приёмы аппроксимации
- •17.6.1. Выбор предикторов
- •17.6.2. Формирование обучающей выборки
- •17.6.3. Корреляционный анализ
- •17.6.5. Отбор информативных предикторов
- •17.7.1. Оценки свойств уравнений регрессии
- •17.7.2. Применение пошаговой процедуры расчета
- •17.7.3. Процедура отбора оптимальных уравнений
- •17.11. Статистическая оценка прогнозов
- •17.11.1. Количественные прогнозы
- •17.11.2. Альтернативные прогнозы
- •18.1. Прогноз температуры воздуха у поверхности Земли
- •18.1.1. Адвективные изменения температуры воздуха
- •18.1.2. Трансформационные изменения температуры воздуха
- •18.1.3. Суточный ход температуры воздуха
- •18.2. Прогноз влажности воздуха у поверхности Земли
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •АТМОСФЕРНЫЕ ФРОНТЫ
- •СТРУЙНЫЕ ТЕЧЕНИЯ
16. Основные положения по составлению и оценке прогнозов условий погоды |
5 |
– ведь вероятность дождя была всего 30 %. Если дождь выпал – то чему удивляться, ведь он был предусмотрен в прогнозе.
Если мы на основе прогноза вырабатываем какую-то стратегию экономического плана, то вероятностная форма прогноза оказывается разумной. Например, если в зоне произрастания цитрусовых вероятность заморозка, угрожающего урожаю составляет 20% (т.е. один раз в 5 лет урожай может погибнуть), то экономист должен решить, что выгоднее – совсем не заниматься разведением цитрусовых, или 4 раза получить прибыль, а один раз ущерб? И если, согласно вероятностному прогнозу, июнь во Владивостоке только 1 раз в 10 лет (вероятность 10 %) будет солнечным и тёплым, то нет смысла в течение этих 10 лет идти в отпуск и ждать хорошей погоды, потому что только один раз Вы будете иметь удовлетворение от отдыха на побережье.
В целом современные прогнозы погоды имеют огромное социальноэкономическое значение для современного общества и приносят ему большую пользу, поскольку способствуют уменьшению ущерба от опасных погодно-климатических условий и более эффективному использованию благоприятной погоды.
Укажем, что только в США, например, наряду с национальными службами, имеется целый ряд частных компаний по метеорологическому обслуживанию различных потребителей. Эти компании за плату предлагают метеорологическую информацию, прогнозы погоды, климатические данные. Сам факт существования таких компаний говорит о рентабельности гидрометеорологического производства в современном обществе.
16.1. О прогнозе погоды в США и Японии
Прогнозу погоды в США1 и Японии уделяется исключительное внимание. Телевидение передает информацию о погоде и её прогноз несколько раз в каждом выпуске новостей, радио – каждые 10-15 мин. Практически в каждой газете публикуется карта прогноза погоды и различная информация о погоде.
Основные причины пристального внимания к погоде следую-
щие:
•Большая повторяемость опасных явлений погоды, таких как, тайфуны, ураганные ветры, ливни и др. (например, в США – торнадо бывают в среднем 1000 раз в год, десятки тайфунов ежегодно выходят на Японию).
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
16. Основные положения по составлению и оценке прогнозов условий погоды |
6 |
•Огромный поток автомашин на дорогах и большая частота полетов самолетов Например, в Чикагском международном аэропорту более 2300 вылетов в сутки, одновременно работает 7 ВПП, самолеты садятся и взлетают с интервалом 15-20 сек, нередко на пересекающихся курсах.
Метеорологов США объединяет Американское метеорологическое общество
(AMS). Оно проводит многочисленные конференции и семинары, публикует монографии и труды научных симпозиумов, издает 7 научных метеорологических и океанологических журналов. AMS существует на членские взносы и доходы от публикаций.
В Японии существует Японское метеорологическое общество (Meteorological Society of Japan – MSJ), организованное в 1882 г, которое объединяет метеорологов Японии и других стран, проводит огромную исследовательскую работу с регулярным обменом метеорологической информацией на конференциях и заседаниях членов общества, выпускает журнал. Общество существует также на членские взносы и доходы от издательской деятельности.
16.1.1. Служба погоды в США
Государственной организацией, ответственной за сбор и обработку данных наблюдений об окружающей среде и за предупреждения об особых явлениях погоды
(ОЯП), в США является NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). NOAA включает несколько управлений, одним из которых является Национальная служба погоды (http://www.nws.noaa.gov/).
Она состоит их 3-х метеорологических центров:
•Национальный метеорологический центр (Вашингтон);
•Национальный центр по прогнозу сильных штормов (Канзас-Сити);
•Национальный центр по прогнозу тропических циклонов (Майами).
Основная прогностическая работа сосредоточена в 50 штатных Weather Service Forecasts Office (WSFO), примерно соответствующим рангу бюро погоды.
Для руководства WSFO и наблюдательной сети имеются 4 региональных центра: центральный, западный, восточный и южный. Каждый WSFO имеет свою зону ответственности – территорию штата, которая разбита на 15-20 небольших районов, для каждого составляется свой прогноз.
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
16. Основные положения по составлению и оценке прогнозов условий погоды |
7 |
Вкаждом WSFO имеются 15-20 терминалов, ЭВМ, 8-10 ПК, несколько факсимильных и копировальных машин и печатающих устройств.
На одном из терминалов можно просматривать в реальном режиме времени данные радиозондирования любой станции США, определять многочисленные индексы неустойчивости атмосферы и, меняя данные стратификации, получать прогностические параметры. Расчёты вручную практически не проводятся – максимальная автоматизация.
Прогнозы погоды даются 2 раза в сутки – по данным наблюдений в 00 и 12 Гр. для более чем 200 пунктов США. Такова же стратегия прогноза погоды для авиации.
Вторая по величине авиакомпания США (Unaited Airlines) организовала через спутник сбор данных наблюдений о ветре, температуре, болтанке воздушных судов с рейсовых самолетов своей и других авиакомпаний, летающих во всём мире. Информация поступает на спутник автоматически через каждые 7 минут. Оттуда обработанные данные передаются в эфир, и каждый самолет может принимать их.
Вся информация о текущей погоде с метеорологических и аэрологических станций и результаты анализов и прогнозов численных моделей в реальном режиме времени поступают в Национальный банк данных наблюдений и прогнозов. Данные банка доступны всем, кто с ним связан, из него получают информацию частные метеорологические компании, университеты, радио и телевидение.
На телевидении имеется специальный канал, который круглосуточно передает информацию о погоде. В штате этого канала 50 синоптиков, а вообще на ТВ и Радио работают около 1000 синоптиков.
Прогнозы погоды на один и тот же день на разных каналах радио, ТВ и в газетах могут значительно различаться. На вопрос, почему это происходит, следует ответ: “Вы можете выбрать канал и газету, которым больше доверяете!”
ТВ использует последние достижения в области видеографики, и зритель становится соучастником погодного шоу. Имеется несколько крупных компаний, которые разрабатывают пакеты программ, позволяющие наилучшим образом представить жизнь атмосферы в трёх- и четырехмерном пространстве.
Всередине и конце месяца синоптики сообщают долгосрочные прогнозы погоды. Кроме того, дается прогноз погоды для ряда зарубежных городов, в том числе, для Москвы, Санкт-Петербурга, Киева. Долгосрочные прогнозы погоды публикуются в газетах и сельскохозяйственных журналах.
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии