- •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 |
13 |
например, Охотского), температурные показатели для экваториальной зоны, характеристики снега и ледовых условий по внетропической зоне северного полушария и др.
По большинству приведённых выше характеристик приводятся также сезонные и дополнительные (характеристики тайфунов, характеристики EOF-анализа для Н500)
Примечание 1
В данном разделе частично использованы материалы А.И Снитковского.
Примечание 2
Значительная часть горных вершин Японии – вулканы, их здесь насчитывается около 200, из них 86 активных, что составляет 10 % от активных вулканов в мире. Уникальный вулкан по количеству извержений (более 70-ти) с самым большим кратером в мире – Асо на остров Кюшу. К спящим относится молодой по геологическим меркам вулкан Фуджияма. Последнее извержение вулкана Фуджи-Сан было зафиксировано в 1707 г., но сейсмологи имеют основание считать, что он остаётся активным. Для оценки вулканической активности используется специальная шкала (табл. 16.1.1)
|
|
|
Таблица 16.1.1 |
|
|
Шкала вулканической активности |
|||
|
|
|
|
|
Уровень |
Описание |
Высота выброса пепла |
Количество пепла |
|
|
|
|
|
|
0 |
Невзрывное |
Ниже 100 м |
Тысячи м3 |
|
1 |
Легкое |
100-1000 м |
Десятки тысяч м3 |
|
2 |
Взрывное |
1-5 км |
Миллионы м3 |
|
3 |
Сильное |
3-15 км |
Десятки миллионов м3 |
|
4 |
Катастрофическое |
10-25 км |
Сотни миллионов м3 |
|
5 |
Пароксизмальное |
Выше 25 км |
Один км3 |
|
6 |
Колоссальное |
Выше 25 км |
Десятки км3 |
|
7 |
Сверхколоссальное |
Выше 25 км |
Сотни км3 |
|
8 |
Мегаколоссальное |
Выше 25 км |
Тысячи км3 |
|
Примечание 3
Сила землетрясения определяется двумя параметрами – интенсивностью или магнитудой. Интенсивность – это мера разрушений, вызванных землетрясением (эффект его воздействия на поверхности).
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
16. Основные положения по составлению и оценке прогнозов условий погоды |
14 |
Магнитуда – мера высвобожденной при толчке энергии сейсмических волн. Магнитуда
– безразмерная величина.
Для оценки интенсивности землетрясения на поверхности Земли используется сейсмическая шкала. Максимальное число градаций сотрясения в современных шкалах интенсивностей – двенадцать (их называют баллами).
Наиболее распространены модифицированная шкала Меркалли (ММ, табл. 16.1.2) и международная шкала MSK (Медведев-Спонейер-Карник). В Российской Федерации используются 12-бальная сейсмическая шкала MSK-64 (табл. 16 1.3).
Японская шкала интенсивности землетрясений является приложением к шкале Рихтера
(табл. 16.1.4)
Таблица 16.1.2
|
|
|
Шкала интенсивности землетрясений Меркалли |
||
|
|
|
|
|
|
|
Балл |
|
Результат |
||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
Не ощущается |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
Ощущается немногими людьми |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
Заметно обычно внутри зданий; где качаются висячие предметы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
Ощущается многими; в зданиях открываются двери и окна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
Ощущается почти всеми; небольшие предметы падают |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
Ощущается всеми; вылетают окна, качаются деревья |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
Трудно устоять на месте; небольшие повреждения зданий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
Трудно вести автомобиль; падают деревья и дымовые трубы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
Трещины в земле; ломаются подземные трубы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
Здания рушатся; реки выходят из берегов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
Повреждается большинство зданий; рушатся мосты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
Почти полное разрушены; огромные трещины и оползни |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 16.1.3 |
||
|
|
|
Шкала интенсивности землетрясения MSK |
||
|
|
|
|
|
|
|
Баллы |
|
Результат |
||
|
|
|
|
||
|
1 |
Ощущается немногими особо чувствительными людьми в особенно благопри- |
|
||
|
|
ятных для этого обстоятельствах. |
|
||
|
|
|
|
||
|
3 |
Ощущается людьми как вибрация от проезжающего грузовика. |
|
||
|
|
|
|
||
|
4 |
Дребезжат посуда и оконные стекла, скрипят двери и стены. |
|
||
|
|
|
|
||
|
5 |
Ощущается почти всеми; многие спящие просыпаются. Незакрепленные пред- |
|
||
|
|
меты падают. |
|
||
|
|
|
|
||
|
6 |
Ощущается всеми. Небольшие повреждения. |
|
||
|
|
|
|
|
|
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
16. Основные положения по составлению и оценке прогнозов условий погоды |
15 |
||
|
|
|
|
8 |
Падают дымовые трубы, памятники, рушатся стены. Меняется уровень воды в |
|
|
|
|
колодцах. Сильно повреждаются капитальные здания. |
|
|
|
|
|
|
10 |
Разрушаются кирпичные постройки и каркасные сооружения. Деформируются |
|
|
|
рельсы, возникают оползни. |
|
|
|
|
|
|
12 |
Полное разрушение. На земной поверхности видны волны. |
|
|
|
|
|
Таблица 16.1.4 Японская шкала интенсивности землетрясений (приложение к шкале Рихтера)
Баллы |
Результат |
|
|
|
|
1.0 - 1.9 |
Некоторые чувствуют дрожание. |
|
|
|
|
2.0 - 2.9 |
Многие чувствуют дрожание. Качаются подвесные фонари. |
|
|
|
|
3.0 - 3.9 |
У некоторых возникает страх. Слышится дребезжание посуды. |
|
|
|
|
4.0 - 4.9 |
Спящие просыпаются. Некоторые предметы падают с полок. |
|
|
|
|
5.0 - 5.4 |
Некоторые ищут укрытие. Бьется посуда, падают книги. |
|
|
|
|
5.5 - 5.9 |
Многие напуганы. Некоторые предметы опрокидываются. |
|
|
|
|
6.0 - 6.4 |
Невозможно стоять. Бьются окна. |
|
|
|
|
6.5 - 6.9 |
Можно только ползти. Рушатся некоторые кирпичные стены, открыва- |
|
ются двери. |
||
|
||
|
|
|
7.0 - 7.9 |
Люди и мебель отбрасываются |
|
|
|
|
8.0 - 8.9 |
Сейсмостойкие здания разрушаются. |
|
|
|
|
9.0 - 9.9 |
Полное разрушение. |
|
|
|
Первая шкала магнитуд землетрясений была изобретена в 1935 году американским профессором Чарлзом Фрэнсисом Рихтером (1900-1985) и носит его имя (табл. 16 1.5). В настоящее время используется несколько магнитудных шкал.
В шкале Рихтера использован логарифмический масштаб, так что каждое целое значение в масштабе указывает на землетрясение в десять раз большее по мощности, чем предыдущее. Еще не было зарегистрировано землетрясение с магнитудой больше 8,9.
Таблица 16.1.5
|
Шкала Рихтера |
|
|
|
|
Магнитуда |
|
Землетрясение |
|
|
|
От 0 до 4,3 |
|
Легкое |
|
|
|
От 4,4 до 4,8 |
|
Умеренное |
|
|
|
От 4,9 до 6,2 |
|
Среднее |
|
|
|
От 6,3 до 7,3 |
|
Сильное |
|
|
|
От 7,4 до 8,9 |
|
Катастрофическое |
|
|
|
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
16. Основные положения по составлению и оценке прогнозов условий погоды |
16 |
Энергии самых сильных толчков при землетрясении (с магнитудой около 9) хватило бы для обеспечения электроэнергией небольшого города в течение более 500 лет.
Наиболее разрушительными землетрясениями прошлого века в Японии были Великое землетрясение Канто 1-2 сентября 1923 года в центральной части о. Хоншу (56 тыс. кв. км), в зоне которого оказались Токио и Йокогама. Оно имело интенсивность М=8.3 по шкале Рихтера. Были разрушены 8 крупных городов, 11 сильно пострадали. Наблюдалось 356 подземных толчков, В результате которых число пострадавших составило почти 4 миллиона, из них погибли 174 тысячи, пропало без вести 542 тысячи. Материальные убытки от землетрясения составляли два годовых бюджета Японии того времени.
Во время землетрясения силой 7,2 балла в городе Кобе 17 января 1995 года погибло 6300 человек, пострадало 200 тыс. зданий, разрушено множество дорог. Ущерб составил около 100 млрд. долларов.
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии