12. Измерение гидрометеорологических элементов (скорость ветра, осадки, влажность, температура, испарение, радиометрические методы измерений метеоэлементов, обработка измерений, передача результатов потребителя).

12.1 Гидрометеорологические явления на внутренних водных путях

12.1.2 Элементы и виды ветра

Ветер характеризуется двумя элементами: направлением и скоростью.

Направление ветра определяют по компасу той частью горизонта, откуда он дует. Говорят: «Ветер дует в компас». Следовательно, направление ветра может быть: северное, северо-западное, юго-восточное, западное и т. д.

На реках направление ветра часто определяют относительно течения реки: ветер может быть верховой (дует по направлению течения) и низовой (дует против течения).

В зависимости от того, с какой стороны дует ветер, у судна различают наветренный борт (борт, обращенный к ветру) и подветренный борт (противоположный наветренному).

Относительно направления движения судна ветер может быть встречным и попутным.

Ветер, дующий в сторону берега под прямым или небольшим углом к нему, принято называть навальным, а ветер, дующий от берега в сторону реки или озера, — отвальным. Таким образом, для одного берега ветер будет отвальным, для другого—навальным. То же и для судна — в зависимости от того, у какого берега оно находится.

Если на неподвижном судне определять направление ветра, то оно называется истинным ип (рис. 1). При движении судна возникает поток воздуха, который называется курсовым ветром ис. Курсовой ветер имеет скорость судна и направлен в сторону, обратную его движению. На движущемся судне будет измеряться кажущийся (вымпельный) ветер «к. Он направлен по равнодействующей истинного и курсового ветра.

Рис. 1. Направление ветра на движущемся судне

Скорость ветра обычно измеряется в метрах в секунду или километрах в час. Скорость ветра измеряется также баллами. Градации скорости ветра, применяемые для прогнозов и предупреждений, даны в табл. 15.

В практической работе часто необходимо перейти от скорости ветра к баллам или от баллов к скорости ветра в метрах в секунду. Весь пересчет можно сделать в уме, используя данные табл. 16. При этом дробные числа округляются до целых; значения 0,5 и больше округляются до единицы; значения меньше 0,5 — отбрасываются.

Для более грубой оценки, чем указано в таблице, при переходе к баллам скорость в метрах в секунду делится пополам (балл = скорость, м/с : 2), а при переходе к скорости баллы удваиваются (скорость, м/с = 2 X балл).

На береговых станциях направление и силу ветра определяют по флюгеру и анемометру (рис. 51).

На судне скорость кажущегося ветра измеряют по анемометру, а направление — по дыму, флагу, вымпелу. У судов, буксирующих состав или плот со скоростью 3—4 км/ч, истинный и кажущийся ветер практически одинаковы.

У анемометра (см. рис. 51) имеются четыре полушария, которые вращаются под действ нем ветра. По циферблату со счетчиками определяют число оборотов. Затем по переводному множителю, приведенному в аттестате анемометра, и числу оборотов получают скорость ветра.

Иногда для определения направления ветра на судах устанавливают на открытых местах небольшие матерчатые конусы, называемые «колдунчиками».

Силу ветра можно определить также по шкале визуальной оценки, которая приведена в прил. 1.

Располагая материалами наблюдений за ветром, можно определить повторяемость каждого направления и различных скоростей ветра. Для наглядности повторяемость изображается графически в виде «розы ветров» (рис. 52).

Последнюю строят следующим образом.

Вначале проводят линии по восьми румбам (С, СВ,В, ЮВ и т. д.). На линиях румбов в масштабе откладывают отрезки, пропорциональные повторяемости направления или скорости ветра, выраженные в процентах. Повторяемость откладывается от окружности штилей, радиус которой равен числу процентов штилей в принятом масштабе. Соединив концы отрезков, получают фигуру — розу ветров, которая дает представление о распределении ветров в данном пункте по направлениям и скорости. Розы ветров строятся для месяца или года.

Ветры, возникающие по местным причинам и охватывающие небольшие территории, называют местными. Основными видами таких ветров являются следующие.

Бриз — ветер, умеющий направление днем с водоема на сушу (морской бриз), а ночью — с суши на водоем (береговой бриз). Обычно бризы распространяются на расстояние до 50 км в глубь суши и несколько большее в глубь водоема. Основной причиной возникновения бриза является неравномерность прогрева и остывания суши и водоема в течение суток, вследствие чего возникает циркуляция воздуха.

Бора-— «падающий» холодный и сильный ветер, направленный с прибрежной возвышенности на море. В Советском Союзе такой ветер наблюдается в районе Новороссийска и Новой Земли, где сила ветра достигает 50—60 м/с.

Сарма — «падающий» северо-западный ветер, дующий на западном берегу озера Байкал со скоростью до 40 м/с.

Бакинский норд — обычно сильный, сухой и холодный северный ветер, достигающий скорости 20—40 м/с.

В бассейне Средиземного моря бора встречается на побережье Адриатического моря (Фиум, Триест), но сила ветра в этом районе значительно меньше. Ветер, подобный боре, наблюдаемый в Провансе, называют мистраль. Очень теплый и влажный ветер, сопровождающийся значительной облачностью и осадками и наблюдаемый в Италии, Аравии, Палестине и Месопотамии, называют сирокко, в Испании — л е в е ш, в Алжире и Тунисе — самум, в Египте — ш а м с и н.

Ветры бора, сарма, бакинский норд называют также п а д а ю щ и-м и. Продолжительность их бывает несколько суток. Падающие ветры образуются из-за значительной разности атмосферного давления над сушей и над водоемом, где оно меньше. Воздушные массы, перемещаясь со стороны суши к водоему в сторону меньшего давления, накапливаются за хребтами гор и начинают подниматься вверх (рис. 53). Температура воздуха при подъеме падает, а влажность постепенно возрастает. При дальнейшем подъеме скорость понижения температуры воздуха меньше, так как здесь происходит выделение скрытой теплоты, освобождающейся при конденсации водяного пара. На вершине гребня, где воздух перенасыщен водяным паром, возникает облачный вал, покрывающий весь горный хребет.

С высоты хребта воздух устремляется к водоему, нагревается и на побережье приходит с более высокой, чем на высоте, температурой и небольшой влажностью. Холодный воздух, переваливая через горный хребет, приобретает большую скорость из-за разности давлений на суше и водоеме, а также из-за действия силы тяжести массы воздуха. Несмотря на то что воздух динамически нагревается, он приходит вниз сравнительно холодным, так как его первоначальная температура низка, а горы невысоки. Вертикальная мощность такого «падающего» ветра, как бора, не превышает 200—300 м. Бора распространяется на несколько километров от берега.

Рис. 53. К образованию местного ветра — боры