Глава 2 Наземные метеорологические наблюдения

Общие положения

26. Под метеорологическими наблюдениями принято понимать измерение числовых значений метеорологических величин, а так­же оценку качественных характеристик атмосферных явлений.

27. Метеорологические комплексы ракетных войск и артиллерия проводят следующие метеорологические наблюдения:

измерение наземных значений температуры воздуха, давле­ния атмосферы, направления и скорости ветра, при необходимости относительной влажности воздуха;

определение количества и высоты нижней границы облаков, метеорологической дальности видимости и степени вертикаль­ной устойчивости приземного слоя атмосферы;

визуальные наблюдения за атмосферными и гидрологически­ми явлениями.

Измерение наземных значений метеорологических величин осуществляют с помощью метеорологических приборов, входя­щих в состав метеокомплексов.

Определение количества в высоты нижней границы облаков, метеорологической дальности видимости и степени вертикаль­ной устойчивости приземного слоя атмосферы производят визу­ально по указанию старшего начальника.

Визуальные наблюдения за атмосферными в гидрологически­ми явлениями проводят с целью обнаружения опасных явлений погоды и гидрологического режима. При этом определяют вид опасного явления (гроза, ливневые осадки, туман, пыльная (снежная) буря, метель, гололед, снежные заносы, наводне­ние и т. п.), его интенсивность, время возникновения в окон­чания. Наблюдения проводят в районе развертывания метеоро­логического комплекса. По результатам наблюдений составляют и передают штормовые оповещения.

28. Метеорологические наблюдения должны быть точными и репрезентативными (показательными).

Точность метеорологических наблюдений достигается приме­нением исправных, проверенных и обеспечивающих необходимую точность измерения приборов, строгим соблюдением правил ра­боты на приборах и методов проведения наблюдений.

Репрезентативность наблюдений предполагает, что результат должен соответствовать значению измеряемой величины не толь­ко в точке наблюдения, он должен быть характерным для до­статочно большого района местности. Для этого датчики ветра и температуры воздуха необходимо размещать при измерении метеорологических величин над поверхностью земли на опреде­ленной высоте, они должны быть удалены от местных препятст­вий на такое расстояние, на котором их воздействие на воздуш­ный поток практически не сказывается.

При измерении ветра должна также учитываться его пульсационность, обусловливающая необходимость осреднения резуль­татов измерения за некоторый промежуток времени.

Измерение температуры воздуха

29. Для измерения наземной температуры воздуха применяют вентиляционный (аспирационный) психрометр МВ-4М (при температуре воздуха от -25°С до +50°С) и низкоградусный спир­товой термометр (при температуре ниже -25° С).

Наземную температуру воздуха измеряют при подготовке к зондированию для проверки годности радиозонда к выпуску. В связи с большой изменчивостью наземной температуры воздуха во времени ее измеряют также в момент окончания зондирова­ния для включения в бюллетень.

30. При проведении измерений температуры воздуха необходимо учитывать следующие закономерности, обусловленные физиче­скими процессами нагревания и охлаждения термометрических тел и воздуха:

термометры показывают свою собственную температуру, т.е. температуру того вещества (материала), из которого они изготовлены. Поэтому необходимо при измерении температуры воздуха создать такие условия, при которых термометр воспри­нял бы температуру окружающего его воздуха. Это достигает­ся выдержкой термометра в течение некоторого времени на воздухе и защитой термометра от посторонних тепловых воздейст­вий, особенно от прямых солнечных лучей, а также от тепло­вого излучения, исходящего от близко расположенных местных предметов, в том числе и от самого наблюдателя. Поэтому в конструкцию вентиляционного психрометра введена металличе­ская никелированная оправа, защищающая резервуары термо­метров от нагревания прямыми солнечными лучами. Эту же за­дачу выполняют радиационная защита датчиков температуры и влажности воздуха в ДМК и тент-затенитель стола выдержки радиозондов. С целью уменьшения влияния теплового излучения от наблюдателя на термометр наблюдателю рекомендуется во время отсчетов находиться по отношению к прибору в таком по­ложении, чтобы ветер был направлен от прибора к наблюдате­лю. При отсчетах наблюдатель не должен брать термометр за резервуар, наполненный ртутью или спиртом, и не должен ды­шать на него. Непосредственно при снятии отсчета рекоменду­ется вначале считывать десятые доли градуса - пока сохраняется положение конца ртутного или спиртового столбика в капил­ляре, а затем отсчитывать целые градусы;

при измерении температуры термометр должен воспри­нять температуру достаточно большого объема окружающего воздуха. Это достигается естественным или искусственным продуванием воздуха вокруг резервуара термометра и устране­нием застоя воздуха около его резервуара. Естественная вен­тиляция осуществляется при измерении температуры на открытом, хорошо продуваемом ветром месте; искусственная венти­ляция - с помощью вентиляторов;

для обеспечения репрезентативности измерения термо­метр помещают на высоте 1,5-2 м над землей. На этой вы­соте воздух достаточно хорошо перемешивается, в результате чего различия в температуре воздуха по горизонтали, обуслов­ленные для нижележащего слоя воздуха тепловым влиянием местных особенностей подстилающей поверхности (песок, паш­ня, травяной покров и т. п.), сглаживаются на достаточно большом протяжении;

при отсчетах шкала термометра была перпендикулярна лучу зрения наблюдателя, а конец ртутного (спиртового) столбика находился на уровне глаза.

31. Правила при измерении тем­пературы воздуха:

вентиляционный психрометр или спиртовой термометр устанавливают на приспособлении для выдержки радиозонда на кой высоте, чтобы наблюдатель мог правильно считывать пока­зания термометра стоя. Однако высота расположения психро­метра или спиртового термометра над земной поверхностью не должна быть меньше 1,5 м;

психрометр выдерживают 30 минут в холодное время года и 15 минут в теплое. Спиртовой термометр выдерживают 10 минут. Заводят вентилятор психрометра, не доводя завод до предела. После завода вентилятора отходят от прибора. Отсчет производят по одному из термометров психрометра через 4 минуты после заводки вентилятора. При отсчете вентилятор должен работать полным ходом. Если он останавливается, то его снова заводят и до отсчета выжида­ют 1-2 минуты. Отсчеты производят с точностью до 0,1⁰С. Наблюдатель во время отсчетов должен стоять так, чтобы ве­тер дул по направлению от прибора на наблюдателя. Отсчеты производят быстро, считывая сначала десятые доли, а затем целые градусы. При отсчете запрещается держать прибор за нижние защитные трубки;

для исключения инструментальной погрешности в отсчет по термометру вводят поправку из поверочного свидетельства и исправленное значение принимают в качестве наземной темпе­ратуры воздуха;

низкоградусный спиртовой термометр ТМ2-3 устанавлива­ют на приспособлении для выдержки радиозонда резервуаром вверх, выждав 10 минут, значение температуры снимают по ниж­нему краю штифта-указателя.

Измерение давления атмосферы

32. Наземное давление атмосферы в комплексе РПМК-1 изме­ряют с помощью барометров-анероидов типа М-110 или М-67.

Давление атмосферы так же, как и температуру воздуха, измеряют дважды: при подготовке к зондированию для ввода в ЭВМ; в момент окончания зондирования для включения в бюллетень.

Измерение давления атмосферы производят в кузове аппа­ратной машины, где установлен барометр-анероид, так как воздух в кузове, сообщающемся с атмосферой, оказывает та­кое же давление на прибор, как и вне автомобиля на одинако­вом горизонтальном уровне. Важно только, чтобы не было значительных и быстрых изменений температуры прибора. В холодное время года, кроме этого, перед измерением требуется прогреть отапливаемый отсек аппаратной машины до тем­пературы не менее 5°С.

Рабочее положение барометра-анероида горизонтальное, шкалой вверх.

33. Правила измерения давления с помощью барометров-анероидов следующие. Открыв крышку футляра прибора, считывают показания термометра с точностью до 1°С. Если термометр не включен в состав барометра, то температуру прибора при­нимают равной температуре окружающего воздуха. Слегка по­стучав пальцем по стеклу или корпусу барометра для преодо­ления трения на осях передаточного механизма, считывают по­казание стрелки по шкале Н_отсч с точностью до 0,1 мм рт. ст. В отсчет вводят поправки из поправочного свидетельства (паспорта): шкаловую Н_шк, температурную Н_t, и добавоч­ную Н_d, и исправленный отсчет принимают в качестве назем­ного давления атмосферы Н₀, т.е.

Н₀ = Н_отсч+Н_t +Н_шк +Н_d

Введением температурной поправки устраняются неточности температурного компенсатора барометра—анероида, возмещаю­щего влияние температуры на механизм прибора. При одном и том же давлении атмосферы, но при разной температуре баро­метра показания его могут различаться. Объясняется это изменением упругих свойств анероидных коробок при изменении тем­пературы. При повышении температуры упругость металла анероидных коробок уменьшается, и при том же давлении они бу­дут сжиматься, а стрелка переместится вдоль шкалы в сторо­ну более высоких значений давления и наоборот.

34. Для уменьшения влияния температуры на показания баромет­ра в анероидных коробках оставляют небольшое количество газа. Однако это не обеспечивает полной компенсации влияния температуры на показания барометра. Поэтому в снятый отсчет необходимо вводить температурную поправку.

Температурная поправка рассчитывается по формуле:

для М-11О

Н_t=А+Kt+C(Hk- Н_отсч )(t-20)

для М-67

Н_t=Kt

где А, Kt, C, Hk - коэффициенты, приведенные в паспорте на

прибор;

Н_отсч - давление, снятое по барометру, мм рт. ст.;

t - температура по термометру барометра (температура окружающей среды), °С.

35. Шкаловая поправка исключает систематическую инструментальную погрешность барометра, возникающую в результате технологических допусков при изготовлении его шкалы, узлов передаточного механизма и барокоробок. Для различных участ­ков шкалы шкаловые поправки не одинаковы. В поверочном свидетельстве (паспорте) поправки сведены в таблицу. Для снятого по стрелке барометра значения атмосферного давления поправку из таблицы выбирают путем интерполяции.

36. Добавочная поправка учитывает влияние изменения с течени­ем времени упругости металла анероидных коробок барометра. Так как эта поправка может существенно изменяться, баро­метр-анероид один раз в год необходимо сверять с показания­ми контрольного прибора для получения уточненной (новой) до­бавочной поправки.

Для барометра-анероида М-110 шкаловая и добавочная по­правки, объединены в одну - шкаловую.

Измерение направления и скорости ветра

37. Направление и скорость наземного ветра измеряют при под­готовке к зондированию с помощью ДМК. Измеренные значения ветра вводятся в ЭВМ.

Ветер не является однородным воздушным течением. Он характеризуется большой порывистостью, под которой понимают наличие в воздушном потоке значительных колебаний (пульса­ций) скорости и направления с временными интервалами не бо­лее нескольких секунд.

38. Развертывание ДМК на РПМК-1 производят в следующем порядке:

снимают стойку, закрепленную на левой створке двери агре­гатного отсека вспомогательной машины (1Б44—2);

собирают и устанавливают на стайку датчик скорости и на­правления ветра и закрепляют его с помощью хомутика;

устанавливают на кронштейн стойки датчики температуры и влажности воздуха;

соединяют датчики с регистрирующим устройством, разме­щенным в аппаратной машине 1Б44-1, с помощью кабеля че­рез разъем БЩ8.03-ДМК;

устанавливают стойку с датчиками на прежнее место и за­крепляют с помощью винта.

39. Ориентирование датчика скорости и направления ветра производят с помощью буссоли. Для этого буссоль устанавливают не ближе чем в 50 м от вспомогательной машины и определя­ют дирекционный угол на стойку ДМК. Полученный дирекционный угол изменяют на 30-00, переводят в градусы и докла­дывают в аппаратную машину. Переключатель В1 на регистри­рующем устройстве устанавливают в положение НАПРАВ. и нажимают кнопку ПУСК В3. Наводят блок датчиков вертушкой на буссоль и, удерживая его в таком по­ложении, отжимают хомутик и поворачивают основание блока датчиков до тех пор, пока на шкале регистрирующего устрой­ства установится значение доложенного дирекционного угла. По команде из аппаратной машины фиксируют положение осно­вания блока датчиков хомутиком. Буква "С" на основании бло­ка датчика ветра при этом будет направлена на север. Схема ориентирования показана на рис. 3.1.

40. Порядок измерения направления и скорости ветра. При из­мерении ветра производят 10 отсчетов скорости и 10 отсче­тов направления в течение 5 мин.

Рис. 2.1. Схема ориентирования ДМК с помощью буссоли

1 – буссольная шкала; 2 – шкала направлений ветра

регистрирующего устройства ДМК; 3 – флюгарка.

Отсчеты снимают попеременно: отсчет скорости, отсчет направления и т. д. прибли­зительно через 15с один отсчет после другого. Отсчеты снимают с точностью до 1 м/с и 5°.

При северном ветре, когда отсчеты направления ветра ко­леблются относительно нулевого деления, необходимо к отсчетам 0°, 5°, 10°, 15° и т. д. прибавить 360°. Если сред­нее значение направления ветра окажется больше 360°, то из него нужно вычесть 360°.

При измерении скорости ветра ручку переключателя измеряе­мых величин 6 ставят в положение СКОР., нажимают кнопку ПУСК (3) и, выждав не менее 4 с, снима­ют при нажатой кнопке 3 отсчет V_0i точностью до 1 м/с и записывают его в бланк.

При измерении направления ветра ручку переключателя 6 устанавливают в положение НАПРАВ., нажимают кнопку ПУСК и, выждав не менее 4 с, снимают при нажатой кнопке 3 отсчет  V_0i с точностью до 5° и записывают в бланк.

Скорость и направление ветра определяют как среднеарифме­тические значения из 10 отсчетов:

;

Результаты округляют до 1 м/с и 5°.

41. Порядок измерения относительной влажности воздуха. Отно­сительную влажность воздуха с помощью ДМК измеряют на РПМК-1 в процессе подготовки к зондированию с целью ее уче­та при определении виртуальных поправок, а также для опреде­ления высоты нижней границы облаков в случае, если зондиро­вание атмосферы не проводится.

При измерении относительной влажности воздуха ручку пере­ключателя измеряемых величии ставят в положение ВЛАЖ­НОСТЬ, нажимают кнопку ПУСК и, выждав не менее 4с, снимают при нажатой кнопке 3 значение относительной влажно­сти воздуха в процентах с точностью до 5%.

42. Измерение скорости ветра с помощью анемометра АРИ-49. Анемометр устанавливают на мачте (шесте), его можно также держать в руке за ручку, подняв над головой так, чтобы он свободно обдувался ветром. Анемометр должен быть повернут шкалой к наблюдателю.

Первый отсчет следует делать не ранее, чем через 10 с, когда скорость вращения вертушки установится. Анемометр благодаря инерционности его подвижной системы осредняет ре­зультаты измерений (интервал осреднения 5-6 с). При измерении ветра производят 10 отсчетов. Промежуток времени между отсчетами приблизительно равен 30 с. Отсчеты делают с точностью до 0,5 м/с. Скорость ветра определяют как средне­арифметическое значение из 10 отсчетов.

Определение количества и высоты нижней границы облаков

43. Количество облаков в районе позиции метеорологической станции определяют визуально, выбрав для этого место, удов­летворяющее условию наилучшего обзора небосвода. Количест­во облаков определяют по десятибалльной шкале по степени за­крытости видимого небосвода облаками. Если закрыт весь не­босвод, то принимают, что количество облаков составляет 10 баллов. Когда небо закрыто не полностью, для удобства мыс­ленно переносят все облака в одну сторону небосвода и опре­деляют, какую его часть они занимают. При покрытии облака­ми 1/10 части небосвода облачность считается равной 1 бал­лу, 2/10 - 2 баллам и т.д., при полном отсутствии облаков — 0 баллов. В темное время суток принимают, что облаками за­нята та часть небосвода, где звезды не видны, или видны слабо. Высоту нижней границы облаков Ннго определяют, как пра­вило, в процессе зондирования атмосферы. Для этого следят визуально за выпушенным в свободный полет шаром-зондом и в момент, когда он начнет "туманиться" (скрываться в обла­ке), в аппаратную машину передают сигнал: "Шар скрылся". По этому сигналу считывают с экрана видеоконтрольного уст­ройства значение текущей высоты радиозонда, которую и при­нимают за высоту нижней границы облаков.

Определение метеорологической дальности видимости

44. Метеорологическая дальность видимости в районе позиции метеокомплекса ракетных войск и артиллерии определяется ви­зуально. Для этого по карте выбирают по одному ориентиру, видимому с позиции метеостанции и удаленному от нее на рас­стояние до 1000 м, 1 - 2 км, 2- 4 км, 4 - 6 км и 6 - 10 км. Ориентиры должны быть по возможности одинаковых угловых размеров, яркости и проектироваться на фоне пример­но одинаковой цветности. В качестве горизонтальной дально­сти видимости принимают расстояние до самого удаленного ориентира, который в момент наблюдения виден.

В случае, если самый удаленный из выбранных ориентиров виден хорошо, значение метеорологической дальности видимости принимают равным 10 км.

Для определения метеорологической дальности видимости ночью выбирают световые ориентиры (огни).

45. Результаты визуальных наблюдений метеорологической даль­ности видимости в значительной мере зависят от субъективных особенностей наблюдателя. В связи с этим инструментальные методы измерения метеорологической дальности видимости поз­воляют получить более объективные данные. На метеокомплек­сах метеорологическая дальность видимости может быть опре­делена с помощью измерителя дальности видимости (ИДВ) при включении его в состав ДМК. Измеритель дальности видимо­сти обеспечивает измерение метеорологической дальности види­мости в пределах 0,3 - 10 км в светлое время суток. По­грешность измерения составляет около 15% измеряемого зна­чения.

Определение степени вертикальной устойчивости приземного слоя атмосферы

46. Степень вертикальной устойчивости приземного слоя атмос­феры характеризуется тремя состояниями: конвекция, изотермия и инверсия.

Данные о степени вертикальной устойчивости приземного слоя атмосферы определяются на метеокомплексах, как прави­ло, автоматически в процессе зондирования атмосферы до до­стижении радиозондом высоты 100м и отпечатываются на АЦПУ в виде символа (КОНВЕКЦИЯ, ИЗОТЕРМИЯ, ИНВЕР­СИЯ).

47. Если зондирование атмосферы не проводилось, степень вертикальной устойчивости приземного слоя атмосферы определяют по результатам наземных метеорологических изме­рений с помощью графика (рис. 2.2), входом в который слу­жит вертикальный градиент температуры воздуха t в слое 50 - 200 см и скорость ветра V на высоте 1 м.

Для определения вертикального градиента температуры измеряют температуру воздуха на высотах 50 см t₅₀ и 20О см t₂₀₀ с помощью двух вентиляционных психрометров. Психрометры устанавливают в горизонтальное положение на кронштейнах, укрепленных на специальном шесте. Психромет­ры можно установить на указанных высотах, используя подруч­ный материал.

Для удобства считывания показаний психрометр на высоте 50 cм располагают шкалой вверх, а психрометр на высоте 200 cм - шкалой вниз.

Вертикальный градиент температуры воздуха находят по формуле

t = t₅₀ - t₂₀₀

Скорость наземного ветра на высоте 1 м над поверхностью земли измеряют c помощью ручного анемометра АРИ-49

Визуальные наблюдения за атмосферными и гидрологическими явлениями

48. На позициях метеорологических комплексов проводят наблю­дения за атмосферными и гидрологическими явлениями с целью обнаружения опасных явлений погоды и гидрологического режи­ма, определения времени их возникновения и окончания, оцен­ки их интенсивности. С этой же целью оценивают значения температуры и влажности воздуха, скорости ветра, получен­ные в ходе наземных измерений указанных метеорологических величин.

49. Опасные явления погоды и гидрологического режима - это метеорологические и гидрологические явления, которые исклю­чают применение отдельных видов боеприпасов, вооружения, боевой техники или ведение боевых действий в целом. Для не­которых опасных явлений погоды и гидрологического режима установлены критические значения интенсивности. При достиже­нии или превышении этих значений составляют и передают штор­мовые оповещения.

50. К опасным явлениям относятся: гроза, туман (характеризуется видимостью менее 1 км), ливневые осадки (дождь, снег), метель, пыльная (песчаная) буря, характеризующиеся скоростью ветра 15 м/о и более, ветер со скоростью у по­верхности земли 15 м/с и более, очень низкая температура воздуха у земли (ниже.-40°С) и очень высокая (выше +40°С), а также переход температуры воздуха от положительных к отрицательным значениям, гололед, гололедица, подъем уровня воды в водоемах, вызывающий наводнения, снежные заносы и некоторые другие явления.

51. Старший командир (начальник) своим распоряжением опре­деляет перечень опасных явлений погоды и гидрологического режима, за которыми ведет наблюдение метеорологическая станция, а также форму представления и порядок доведения информации об опасных явлениях до штабов, частей и подраз­делений.

Рис. 2.2. График для определения степени вертикальной устойчивости атмосферы