- •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
3. Составление карт погоды |
1 |
3. СОСТАВЛЕНИЕ КАРТ ПОГОДЫ
Синоптическая карта (карта погоды) – это географическая карта, на которую цифрами и определёнными символами нанесены данные одновременных наблюдений за погодой у поверхности Земли и на определённых уровнях атмосферы. Синоптическая карта может охватывать территорию от небольшого района до полушария или всего Земного шара. Такие карты регулярно составляются в подразделениях службы погоды по несколько раз в день.
3.1. Виды карт погоды
Карты погоды различают в зависимости от уровня в атмосфере, для которого составляется карта, а также от сроков их составления.
В зависимости от уровня в атмосфере, для которого составляется карта, различают приземные и высотные карты погоды:
•Приземные карты погоды составляются по результатам метеорологических наблюдений, передаваемых наземными и морскими метеорологическими станциями
(рис. 3.1).
Рис. 3.1. Приземная карта погоды 4 августа 2004 г. (http://weather.noaa.gov/pub/fax/PYPA00.TIF)
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
3. Составление карт погоды |
2 |
•Высотные карты погоды, дающие представление о состоянии атмосферы на различных уровнях, составляются на основе данных аэрологических станций. На приземные карты погоды наносится большой комплекс метеорологических величин и явлений погоды, поэтому они являются наиболее информативными (рис. 3.2).
По срокам составления информации различают: основные и дополнительные карты погоды
•Основные карты погоды составляются по данным за основные сроки наблюдений: 00, 06, 12 и 18 часов Гринвичского времени. Масштаб карт 1:15000000, 1:20000000, проекция стереографическая, полярная, главный масштаб по параллели
60°.
Рис. 3.2. Карта погоды АТ850 30 1 сентября 2004 г.
На карте проведены изогипсы через 3 гПа и изотермы (пунктиром) через 5 °С (http://weather.noaa.gov/pub/fax/QHUA04.TIF)
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
3. Составление карт погоды |
3 |
•Дополнительные карты погоды, или кольцевые, составляются на основе данных
впромежуточные сроки (03, 09, 15 и 21 час по Гринвичу). Масштаб кольцевых карт меньше – 1:5 000 000, микрокольцевых карт – 1:2 500 000, проекция стереографическая, полярная.
Кроме основных и кольцевых карт погоды, составляются карты полушария масштаба 1:30 000 000 (проекция стереографическая, полярная, главный масштаб по параллели 60 °с.ш.), карты тропической зоны масштаба 1:30 000 000 (проекция Меркатора, главный масштаб по параллели 22°30’)
Большую помощь в работе синоптика оказывают вспомогательные карты особых явлений погоды (гроз, туманов, шквалов, гололёда и др.), осадков, снежного покрова, экстремальных температур воздуха, максимального ветра, тропопаузы, вертикальных движений, влажности и др.
Анализ карт погоды является основной операцией, дающей возможность для последующего прогноза погоды. Для анализа атмосферных процессов и прогноза погоды используют также аэрологические диаграммы, графики, радиолокационные карты, спутниковые снимки.
3.2. Приземные карты погоды (составление и чтение)
Синоптические карты дают возможность изучать макромасштабные атмосферные движения1, пространственные размеры которых соизмеримы по площади с материками и океанами или их частями, и условия погоды над любым районом Земного шара, где собрана метеорологическая информация.
hАнализ макромасштабных атмосферных структур с помощью
синоптических карт позволяет выделить общую синоптическую обстановку над регионом, что является основой для последующего прогноза условий погоды
Кроме макромасштабных атмосферных движений, выделяют: Мезомасштабные (среднемасштабные) движения, порядка 10-100 км,
продолжительностью порядка суток, связанные, например, с бризами и фёнами, образованием облачных гряд и скоплений, облачными ячейками, грозовыми возмущениями,
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
3. Составление карт погоды |
4 |
Микромасштабные (мелкомасштабные), порядка до 10 км, продолжительностью менее суток, обусловленные местными орографическими воздействиями, мелкомасштабными вихрями.
Синоптические карты составляются на основе регулярных наблюдений за погодой на метеорологических станциях. Наблюдения передаются в центральные учреждения службы погоды в виде специальных метеорологических телеграмм. При составлении синоптических карт каждая телеграмма дешифрируется, и её содержание наносится на карту в виде цифр и символов, отражающих условия погоды у поверхности Земли и сведения об облаках. Для составления приземных карт погоды по данным наземных и морских наблюдательных станций используются следующие группы из телеграмм, согласно коду КН-01:
YYGGiw
Iiiiii (99La La La Qc Lo Lo Lo ) iR ix hVV Nddff 1sn TTT 2sn Td Td Td 4PPPP 5appp 7wwW1 W2 8Nh CL CM CH
222Ds Vs 0sTw Tw Tw 6Is Es Es Rs 333 8Ns Chs hs 9Sp Sp sp sp.
На карты, не предназначенные для передачи по каналам связи, по усмотрению УГМС, могут наноситься другие элементы погоды.
На карте погоды в отведённом для этого месте указаны число (YY), месяц, год и час (GG), для которого составляется данная карта. Положение сухопутной станции определяется её номером (IIiii), положение судна его координатами (99LaLaLa и
QcLoLoLo, см. табл. 2.2, разд. 2).
Данные каждой метеорологической станции нанесены в соответствующем кружке (пуансоне) и около него по схеме (рис. 3.3, см. рис. 3.1). Если высота станции более 500 м над уровнем моря, кружок помещён в квадрат, если станция автоматическая, кружок помещён в треугольник.
Значения метеорологических элементов располагаются на площади 1-1.5 кв. см по широте данного места вокруг кружка станции, диаметр которого составляет 1.5 мм. Элементы двух соседних станций не должны сливаться. Если информация о какомлибо метеорологическом элементе отсутствует, его место на схеме остается свободным.
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии