- •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 |
6 |
Под каждым символом в виде дроби указывается число месяца и срок (числитель) и давление в центре (знаменатель). Затем центры каждого барического образования в последовательные сроки соединяются сплошной линией. Эта операция позволяет быстро определить направление перемещения барического центра за прошедшие 12 или 24 ч, а также рассчитать изменения давления в центре (оценить эволюцию барического образования) за прошедший период.
Кроме того, приземные барические центры за текущий срок обозначаются на всех высотных картах. Эта операция очень важна для последующего анализ синоптических процессов, в частности, определения стадии развития барического образования, их последующей эволюции и др.
Таблица 4.1 Условные обозначения барических образований на картах погоды
Обозначение |
Барическое образование |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Центр циклона |
|
|
|
|
Центр вторичного (частного) циклона |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Центр волнового возмущения на фронте (штрихи – по направлению |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
перемещения волны) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Барическая ложбина (штрих – в направлении оси ложбины) |
|
|
|
|
Центр антициклона |
|
|
|
|
Центр вторичного (частного) циклона |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Барический гребень (штрих – в направлении оси гребня) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Центр седловины |
|
|
|
|
|
4.1.2. Проведение атмосферных фронтов на картах погоды
На картах погоды выделяют различные типы фронтов (тёплые, холодные, фронты окклюзии – активные, обостряющиеся, слабо выраженные, вторичные, верхние), а также нейтральные и малоподвижные.
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии |
6 |
4. Анализ карт погоды |
7 |
•Атмосферные фронты – это переходные зоны (поверхности раздела в ат-
мосфере) между воздушными массами с различными свойствами
Фронт на карте погоды – это линия пересечения фронтальной поверхности с поверхностью Земли (приземная карта погоды), либо со стандартной изобарической поверхностью (карты абсолютной топографии).
Определение положения линий атмосферных фронтов производится по комплексу признаков на приземных картах и картах барической топографии при их совместном анализе. Кроме того, учитывается история развития процесса – т.е. принимается во внимание положение циклонов, барических ложбин и фронтов на карте погоды за предыдущие сроки.
Понятие атмосферных фронтов относится к одному из самых сложных в синоптической метеорологии, поэтому их изучению уделяется особое внимание в последующих разделах.
Для каждого типа атмосферных фронтов приняты свои обозначения на картах погоды
•Основные тёплые фронты принято выделять красным цветом, либо простым карандашом со сдвоенными зачернёнными полукружками на некотором расстоянии друг от друга, направленными в сторону перемещения тёплого фронта (см. рис. 4.1).
•Основные холодные фронты выделяются синим цветом, либо простым карандашом со сдвоенными зачернёнными треугольниками, направленными в сторону перемещения холодного фронта.
•Фронты окклюзии выделяются коричневым цветом или лиловым цветом, либо линией, с чередованием расположенных рядом зачернённых треугольника и полукружка. Если определён тип фронта окклюзии –тёплый или холодный, то, соответственно, зачерняется либо полукружок, либо треугольник.
•Слабо выраженные фронты выделяются соответствующим цветом пунктирными линиями, либо, при одноцветной печати линиями с одинарными зачернёнными полукружками или треугольниками.
•Малоподвижные фронты выделяют либо двойной сине-красной линией, либо простым карандашом линией, где зачернённые полукружки и треугольники направлены в разные стороны и т.д. Если атмосферный фронт на каком-то участке ослабевает
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии |
7 |
4. Анализ карт погоды |
8 |
(усиливается), то на этом участке проводятся стрелочки от линии фронта (к линии фронта).
Общие признаки, которые в той или иной степени характерны для атмосферных фронтов на приземных картах:
•Линия фронта проходит вдоль оси барической ложбины;
•Вдоль линии фронта наблюдается сходимость воздушных потоков;
•При переходе через линию фронта значения метеорологических элементов (температуры воздуха, точки росы, влагосодержания, горизонтальной видимости и пр.) меняются скачкообразно: контраст температуры при переходе из одной воздушной массы
вдругую может достигать 8-10 °С;
•Барические тенденции по обе стороны фронта различаются по величине и по знаку: перед тёплым фронтом располагается замкнутая область падения давления, за холодным фронтом – область роста давления;
•Ветер при прохождении линии фронта всегда поворачивает по часовой стрелке: направление при переходе через тёплый фронт меняется с юго-восточного к южному, юго-западному, при прохождении холодного фронта поворот ветра более заметен – от южного, юго-западного к западному, северо-западному, усиливаясь за холодным фронтом;
•Для каждого фронта имеется характерная для него зона облачности и осадков. Перед тёплым фронтом наблюдаются облака восходящего скольжения (слоистообразные) – Cs, As, Ns, с которыми связаны обложные осадки, перед холодным фронтом – типичны кучево-дождевые облака Cb и ливневые осадки. У фронта окклюзии облака и осадки располагаются по обе стороны.
4.2. Первичный анализ высотных карт погоды
При обработке высотных карт погоды необходимо исходить из текущего синоптического положения. Большие барические градиенты (сгущение изогипс) должны быть на высотных картах там, где имеются большие горизонтальные градиенты температуры, которые связаны с фронтальными зонами.
Небольшие циклонические возмущения и даже молодые циклоны не имеют на высотах замкнутых барических центров. Вместо этого над холодным циклоническим тылом имеется ложбина, по соседству с которой, в передней части циклона на приземной карте находится барический гребень. Окклюдированный циклон в виде замкнутой
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии |
8 |