- •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
4. Анализ карт погоды |
1 |
4. АНАЛИЗ КАРТ ПОГОДЫ
4.1. Первичный анализ приземных карт погоды
После дешифрирования метеорологической информации и нанесения данных на карту, производится анализ карт погоды. Под анализом подразумевается выполнение определённых операций (например, проведение изобар, изотерм и т.д.).
iОбработанная синоптическая карта показывает совокупность различных
синоптических объектов (объектов погоды)
iРяд последовательных карт погоды показывает синоптический процесс
iАнализ карт предполагает использование приёмов сопоставления характе-
ристик погоды, нанесенных на картах погоды
Сопоставляются значения одной и той же величины в различных пунктах, на разных высотах за один и тот же момент времени; различных метеорологических величин в одном и том же пункте, в разных пунктах, на разных высотах за один и тот же момент времени; метеорологических величин в последовательные моменты времени.
Состояние атмосферы в текущий момент времени находится в тесной связи с её предыдущим состоянием. При обработке карт следует соблюдать историческую последовательность анализа.
Перед обработкой приземной карты погоды следует ознакомиться с историей развития синоптических процессов над данным районом по картам за предыдущие сроки, в частности, с положением циклонов и антициклонов, барических ложбин и гребней, атмосферных фронтов. Эта операция проводится с целью составить представление о наиболее вероятном положении барических образований и атмосферных фронтов на карте, к анализу которой приступают.
4.1.1. Правила оформления приземной карты погоды
На приземной карте погоды проводятся изобары (изолинии атмосферного давле-
ния) и изаллобары (изолинии барической тенденции), обозначаются центры циклонов, антициклонов, областей падения и роста давления, выделяются зоны осадков и явлений
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии |
1 |
4. Анализ карт погоды |
2 |
погоды, определяется положение атмосферных фронтов, строятся траектории барических образований за предыдущие 12-24 часа.
•Изобары на основных синоптических картах масштаба проводятся сплошными плавными линиями чёрного цвета через 5 гПа кратно 5 (например, 1000, 1005, 1010 и т.д.), на картах более крупного масштаба – через 2.5 гПа. Рекомендуется найти на карте самое низкое давление и первую изобару проводить от него.
Изобары должны проводиться без излишней извилистости на основе интерполяции между значениями давления на соседних станциях. При этом учитывается скорость и направление ветра на этих станциях.
При проведении изобар следует помнить следующее:
•На карту наносятся значения давления без сотен и тысяч, но с десятыми долями гПа (995 означает 999.5 гПа, 018 означает 1001.8 гПа).
•На карту погоды наносится не вектор ветра, который показывает, куда дует ветер, а стрелочка с оперением, которая показывает, откуда дует ветер.
•В северном полушарии изобара должна проходить так, чтобы станции с более низким давлением оставались всегда слева от направления изобары (или от вектора ветра). В южном полушарии, наоборот, низкое давление располагается справа от вектора ветра.
•Вектор ветра в приземном слое под действием силы трения отклоняется от направления касательной к изобаре в сторону низкого давления под углом около 30-40 над сушей и 10-20 над морем.
•Скорость ветра пропорциональна величине горизонтального барического градиента, поэтому изобары проводятся гуще там, где сильнее ветер.
•В циклонах наблюдается сходимость воздушных потоков от периферии к центру, в антициклоне, наоборот, – расходимость от центра к периферии; вдоль осей барических ложбин (гребней) наблюдается сходимость (расходимость) приземного ветра.
•Каждая изобара надписывается, все надписи следует располагать вдоль широты, незамкнутые изобары надписываются с двух сторон, замкнутые изобары "разрываются" и
впромежутке делается надпись.
Вгорных районах изменение давления на единицу расстояния часто не соответствует наблюдающимся скоростям ветра. По одну сторону хребта может располагаться циклон, по другую – антициклон, т.е. перепад атмосферного давления будет значительным на фоне слабых скоростей ветра. Для условного сохранения непрерывности барического поля, которая нарушена наличием горного хребта, на карте погоды проводятся изобары по
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии |
2 |
4. Анализ карт погоды |
3 |
обе стороны горного хребта. Затем однозначные изобары соединяются отрезками – орографическими изобарами (рис. 4.1).
Обычно орографические изобары обозначаются волнистыми линиями. В принципе, в обширных горных районах, таких, как Памир, Тибет, Тянь-Шань, проводить изобары нет большого смысла.
995
1000
995
1005
1000 |
|
|
1005 |
|
|
1010 |
|
1010 |
|
|
|
1015 |
1025 |
1015 |
|
|
|
1020 |
В |
1020 |
Горный хребет
Рис. 4.1. Орографические изобары (обозначены пунктирными стрелочками) на карте погоды соединяют однозначные изобары по обе стороны горного хребта
•Обозначение замкнутых барических центров на карте погоды. В центре низкого давления ставится буква Н (Низкое), в центре высокого – буква В (Высокое). На зару-
бежных картах изобары проводятся через 4 гПа, центры низкого давления обозначаются буквой L (Low), центры высокого – H (Hight, рис. 4.2). Обычно под центром циклона (ан-
тициклона) понимается его геометрический центр. В ряде случаев для более точного определения центра можно проводить промежуточные изобары через 1, 2 или 2.5 гПа тонкими сплошными линиями.
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии |
3 |
4. Анализ карт погоды |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.2. Приземный анализ 14 мая 2001 21 UTC (http://weather.noaa.gov/pub/fax/PYPA00.TIF)
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии |
4 |
4. Анализ карт погоды |
5 |
•Изолинии барических тенденций (изаллобары) проводятся через 1 гПа/3ч тонкими пунктирными линиями чёрного цвета. При сильном изменении давления допускается проведение изаллобар через 2 гПа/3ч. Изаллобары надписываются целым числом гПа/3ч со знаком «+» или «-».
В центре области падения давления ставится «П» (падение) красным цветом, в центре области роста – «Р» (рост) синим цветом. Правее и внизу возле букв «П» и «Р» соответственно красным или синим цветом указывается величина максимального из-
менения давления с точностью до десятых: «П5.6» или «Р5.6» (знак не ставится).
•«Подъём» карты погоды: осадки, туманы и другие особые явления погоды выде-
ляют на картах погоды условными обозначениями. Символы (см. табл. 3.1, 3.2 раздела 3) ставятся слева от кружка станции соответствующим цветом. Эта операция называется «подъёмом карты»:
bЗелёным цветом на приземной карте погоды обозначается слабый снег в зо-
нах инверсии в срок наблюдения (зелёной звёздочкой), ливневые осадки и грозы в срок наблюдения и в течение последнего часа, зарницы в срок наблюдения, морось в срок наблюдения, гололёд в срок наблюдения и в течение последнего часа;
bОбложные осадки на станции обозначаются зелёным цветом тремя парал-
лельными штриховыми линиями, наклонными вправо (///). Если обложные осадки (из
Ns) или туманы наблюдаются более чем на 3-х рядом расположенных станциях, то зону осадков (туманов) обводят зелёной (жёлтой) линией и закрашивают зелёным (жёлтым) цветом.
bЖёлтым – туманы в срок наблюдения, мглу при видимости менее 2 км; bФиолетовым – пыльные или песчаные бури и вихри в срок наблюдения и ме-
жду сроками;
bКрасным – смерчи;
bСиним – граница снежного покрова (звёздочками, разделёнными тире); bЧёрным – граница заморозков ( ).
•На основных картах погоды специальными символами (табл. 4.1) отмечаются положения центров для циклонов и антициклонов, осей барических ложбин и гребней за текущий срок и переносится их положение за предыдущие сроки (12 и 24 часа назад).
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии |
5 |