Практика по метеорологии.

1. Цели и задачи практики

Учебная практика по метеорологии проводится летом в конце второго семестра. Она является продолжением изучения теоретического курса «Метеорология и климатология». Основой для ее проведения служат знания и навыки, полученные студентами на лекционных и лабораторных занятиях. Основное внимание уделяется изучению суточного хода температуры воздуха, его влажности, скорости ветра. Ведутся наблюдения за облачностью, атмосферным давлением, продолжительностью солнечного сияния, атмосферными осадками, видимостью и редкими атмосферными явлениями. Практические умения и знания, полученные на данной практике, помогают объяснить ряд явлений природы, связанных с воздушной оболочкой Земли и установить взаимосвязь между компонентами географической среды.

В системе подготовки географа практика по метеорологии занимает одно из важных мест. Полевая практика по метеорологии проводится в течение шести дней.

Цель практики - овладение методикой полевых метеорологических исследований.

Задачи практики:

- закрепление теоретических знаний, полученных на курсах «Общее землеведение», «Метеорология и климатология»;

- приобретение студентами навыков в организации и проведении, анализе и первичной обработке полученных метеорологических наблюдений;

- составление климатической характеристики района практики и микроклимата изучаемого природного комплекса.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

После завершения курса студенты должны уметь:

- работать с учебной, научной и справочной литературой по метеорологии и климатологии;

- производить простейшие измерения метеорологических величин и наблюдения за атмосферными явлениями;

- обрабатывать и анализировать данные метеорологических наблюдений.

Содержание практики

День первый. Знакомство с содержанием, программой практики, порядком проведения и графиком работ, формой отчетности, формирование бригад. Получение метеорологических приборов.

1. Изучение метеорологических приборов (термометры - пращ, срочный, максимальный, минимальный; психрометр Ассмана, анемометры - чашечный и крыльчатый; осадкометр Третьякова, флюгер, барометр-анероид, приборы самописцы). Освоение методики работы с ними и правилами записей результатов измерений.

2.Организация и проведение метеорологических измерений на временном метеорологическом посту. В истинный полдень начало метеорологических измерений всей группой. В дальнейшем, через каждые 4 часа в светлое время суток (16.00, 20.00 в 8.00 утра) проводит измерения первая бригада. Ведутся записи в общий метеорологический журнал. Одновременно с наблюдениями студенты проводят их первичную обработку. Вводят все необходимые поправки к отсчетам приборов. Вычисляют характеристику влажности с помощью психрометрических таблиц. Проводят расчет скорости ветра по анемометру. Результаты заносятся в таблицу «Наблюдения за элементами погоды».

День второй. Первая бригада в 8.00 заканчивает метеонаблюдения и передает приборы и журнал наблюдений второй бригаде. В 12.00 вторая бригада начинает метеонаблюдения.

Экскурсия на метеорологическую станцию в Юрьево. Знакомство с условиями работы метеонаблюдателей и сроками проведения метеорологических наблюдений. Ознакомление с приборами, установленными в здании метеостанции, средствами связи с гидрометеоцентром в Москве, с работой по составлению и получению синоптических карт, метеорологических прогнозов. Знакомство с установленными на метеоплощадке метеорологическими приборами. Наблюдение за запуском метеорологического шара-зонда. Измерения всего комплекса метеорологических элементов с помощью метеонаблюдателя.

День третий. Вторая бригада в 8.00 заканчивает метеонаблюдения и передает приборы и журнал наблюдений второй бригаде. В 12.00 третья бригада начинает метеонаблюдения.

Измерения на микроклиматическом профиле. Выход в район измерений. Рекогносцировка и выбор профиля и точек измерений в различных фациях ландшафта. Определение азимута профиля и расстояний между точками. Метеорологические измерения на точках профиля.

День четвертый. В 8.00 третья бригада заканчивает метеонаблюдения. Камеральная обработка данных. Построение графика изменение температуры воздуха и относительной влажности за время измерения на временном метеорологическом посту.

День пятый. Камеральная обработка. Подготовка отчета и презентации практики.

День шестой. Зачет.

Метеорологические наблюдения.

Определение температуры воздуха с помощью термометра праща. Этот ртутный термометр состоит из толстостенной капиллярной трубки, на которой нанесены деления через 0,5. К верхнему суженному концу трубки прикрепляют шнур длиной около 0,5 м. На свободном конце веревки делается петля, за которую держат термометр-пращ во время вращения. Термометр-пращ вращают над головой в течение 1 мин., а затем, если день солнечный, поворачиваются спиной к солнцу, чтобы солнечные лучи не освещали термометр, и снимают его показания. В этот момент необходимо смотреть так, чтобы мениск ртути в термометре стоял прямо против глаз. Температуру нужно определять с точностью до 0,1 °С. На шкале термометра имеются деления по 0,5 °С, и если мениск ртути будет стоять в промежутке между делениями, то интерполируя, мы можем узнать температуру с точностью до 0,1 ° С. Например, мениск находится меду 24,5 и 25,0 °С, но ближе к 24,5 °С, температуру запишем 24,7°С.

Определение абсолютной и относительной влажности с помощью аспирационного психрометра Ассмана. Он состоит из двух термометров с делениями через 0,2°: левый сухой и правый смоченный. Правый термометр смачивается пипеткой. Оба термометра заключены в блестящие металлические трубки, которые отражают солнечные лучи. Эти трубки соединены в одну общую, которая входит в особую вентиляционную камеру. В камере помещена пружина, соединенная с вентилятором, которую заводят ключом. Смоченный термометр предварительно за 5 минут до наблюдения смочить из пипетки дистиллированной водой, затем завести вентилятор, подождать 4-5 мин и проводить измерения сухого и смоченного термометров. На основании снятых показаний сухого и смоченного термометров нужно определить абсолютную и относительную влажность. Для определения влажности воздуха необходимо использовать психрометрические таблицы («Психрометрические таблицы». Л., Гидрометеоиздат, 1972). Таблицы составлены так, что в вертикальном столбце слева и справа даются показания сухого термометра, а вверху, в горизонтальной строчке, даны показания смоченного термометра, все остальные столбцы дают показания абсолютной и относительной влажности, причем в каждом столбце первая цифра – абсолютная влажность, а вторая – относительная влажность. Например, показания сухого термометра 21,4°С, смоченного 20,3 ° С. Нужно найти в таблице эти цифры и от них мысленно провести прямые взаимно перпендикулярные линии, там, где они пересекутся, первая цифра покажет абсолютную влажность, в нашем случае 17, 2 г/м³, а вторая цифра – относительную влажность, т.е. 90 % .

Измерение атмосферного давления барометром - анероидом. Внутри корпуса прибора находится латунная коробочка с волнообразной поверхностью, из которой выкачан воздух. Атмосферное давление, пытающееся сплющить коробочку, уравновешивается плоской пружиной, один конец ее прикреплен ко дну корпуса, а другой упирается в стоечку, которая соединена с поверхностью коробочки. Один рычаг прикреплен к верхнему краю пружины и соединен с другим рычагом, коленчатым, который вращается на шарнире. К этому рычагу прикреплена цепочка, охватывающая цилиндр. Цепочку в натянутом положении удерживает спиральная пружина, надетая на цилиндр. Цилиндр вращается вокруг вертикальной оси, на нем укреплена стрелка, движущаяся по шкале анероида, по которой производят отсчет. Волнообразная крышка от измерения давления атмосферы то опускается, то поднимается; это колебательное движение передается посредством рычагов цилиндру, который вращает укрепленную на нем стрелку. При увеличении давления атмосферы стрелка идет направо, а при уменьшении давления – налево. Цена деления шкалы 0, 5 мм рт. ст. Термометр анероида, называемый термометр-атташе, показывает температуру самого анероида. Деления шкалы проведены через 1°.Отсчеты необходимо брать спустя 5-10 минут после прихода на временный метеопост. Вначале необходимо слегка постучать по анероиду, чтобы преодолеть инерцию механизма, а затем уже снимать показания. Отсчеты берут с точностью до десятых долей деления.

Для определения продолжительности солнечного сияния служит гелиограф Кемпбелла-Стокса. Гелиограф состоит из стеклянного шара диаметром около 9,5 см укрепленного на массивной подставке. Солнечные луч, проходя через шар, преломляются и собираются в фокусе. На расстоянии фокуса помещается сферическая чашка с пазами на внутренней поверхности, в которые вставляется картонная лента с делениями на часы и получасы. Под действием солнечных лучей, собранных в фокусе, лента прожигается: если облака закрывают солнце, то прожог прекращается. По длине прожога и часовой разметке на ленте определяется продолжительность солнечного сияния в течение данного дня и часа. Ввиду того, что высота солнца над горизонтом и продолжительность дня в течение года меняются, нужно вставлять ленту разной длины (летом длиннее, зимой короче) и в различные пазы. Положение прожога на ленте зависит от географической широты места, и при установке гелиографа нужно с помощью особого винта сместить сферическую чашку так, чтобы индекс (указатель) совпал с делением, соответствующим широте места. Гелиограф на временном метеопосту устанавливают так, чтобы он не был закрыт тенью, падающей от предметов в течение всего дня.

Измерение скорости ветра с помощью ручного анемометра Фусса. Он состоит из крестовины на вращающейся стальной оси с полушариями, обращенными в одну сторону, счетчика, арретира и установочного винта. Счетчик показывает число оборотов полушарий. Для определения скорости ветра по анемометру Фусса нужно сделать отсчет до включения счетчика. Затем держа анемометр Фусса на высоте 1,5 м от земной поверхности земли, засечь время, одновременно включив арретиром счетчик и опять произвести отсчет по счетчику. Затем записать оба показания, а также время, в течение которого определялась скорость ветра. При снятии показаний по счетчику анемометра Фусса нужно брать меньшую цифру шкалы: например, стрелка, указывающая тысячи оборотов стоит между 4 000 и 5 000 – нужно брать меньшую цифру, т.е. 4 000, т.к до 5 000 стрелка еще не дошла. Стрелка, указывающая сотни оборотов, стоит, например, между 700 и 800 – нужно брать тоже меньшую цифру, т.е. 700. Наконец, большая стрелка стоит, например на 20 – берем цифру 20 и получаем окончательную цифру 4720, т.е оборотов. Пользуясь сертификатом анемометра, можно вычислить скорость ветра.

Таблица 1

Сертификат ручного анемометра Фусса

Число делений (в 1 сек)	Скорость ветра (м/сек)	Число делений (в 1 сек)	Скорость ветра (м/сек)
1	1, 4	11	11,6
2	2,5	12	12,6
3	3,5	13	13,5
4	4,5	14	14,5
5	5,5	15	15,4
6	6,5	16	16,4
7	7,5	17	17,4
8	8,5	18	18,4
9	9,5	19	19,4
10	10,5	20	20,4

Первый отсчет анемометра (до включения счетчика) 4720, второй отсчет (после включения счетчика) 5220; разность равна 500 делений (5220 - 4720). Продолжительность работы с включенным счетчиком 100 сек. Число делений в 1 сек равно 500:100=5. Смотрим в сертификат, там против 5 делений в 1 сек указана скорость ветра 5,5 м/сек; следовательно, в нашем примере скорость ветра равна 5,5 м/сек. Для того чтобы узнать силу ветра в баллах и его название, необходимо пользоваться шкалой Бофорта . Посмотрев на шкалу мы видим, что ветер со скоростью 5,5 м/сек имеет силу в 3 балла и называется слабым.

Таблица 2