3. Приемы оценки фактического состояния погоды и возможного изменения ее по факсимильным картам погоды.
Направление и скорость ветра. Ветер наиболее тесно с барическим полем, т. е. синоптическим положением. Поэтому нужно внимательно следить по факсимильным картам (анализа и прогноза) за скоростью перемещения циклонов, антициклонов, ложбин и гребней, атмосферных фронтов и за их эволюцией во времени и пространстве. Будет углубляться или заполняться циклон (ложбина), усилится или начнет разрушаться антициклон (гребень), в какой стадии развития окажется то иное барическое образование, будет обостряться или размываться фронт и т. д.– все это оказывает влияние на направление и скорость ветра. Поэтому все, о чем говорилось ранее об изменении направления и скорости ветра в барических системах, при прохождении фронтов и т. д., необходимо учитывать при анализе синоптического положения на факсимильной карте погоды.
Определение направления и скорости ветра по факсимильный картам погоды, имеющим данные о ветре, не представляет затруднения. На картах, где этих данных нет, направление и скорость ветра определяют по изобарам. Направление ветра находят с учетом отклонения его от направления изобар в сторону низкого давления на угол около 30° над сушей и около 15о над морем. При больших скоростях (больше 20 м/с) отклонение ветра от направления изобар меньше (на 5 – 10°), чем при малых, Скорость ветра можно определить с помощью градиентной линейки: по расстоянию между изобарами определяют скорость геострофического ветра; затем для перехода к фактической скорости вводится поправочный коэффициент, зависящий от разности температуры воды и воздуха.
Напомним, что чем больше барический градиент, тем больше скорость ветра, т. е. чем чаще располагаются изобары на карте погоды, тем сильнее ветер. При одинаковом градиенте давления т. е. при одинаковой частоте изобар, скорость ветра больше в низких (тропических) широтах, чем в высоких (полярных). При одном и том же барическом градиенте скорость градиентного ветра в циклоне меньше геострофического, а в антициклоне – больше.
Суточный ход ветра, хорошо выражен над сушей – максимум ветра приходится на 13–15 ч местного времени, минимум – на ночь и утро. На море суточный ход скорости ветра незначителен. На скорость ветра оказывает влияние и суточный ход температуры. Так, в дневное время, при значительном прогреве подстилающей поверхности и прилегающих слоев воздуха, его скорость значительно увеличивается и в ряде случаев может достигать скорости градиентного. При сплошной низкой облачности в области циклона суточный ход ветра очень мал.
Зимой и ранней весной в умеренных и высоких широтах при наличии инверсий скорость ветра как ночью, так и днем бывает приблизительно в 1,5–2 раза меньше градиентной.
При одинаковых барических градиентах скорость ветра больше, если холодная воздушная масса располагается над теплой водной поверхностью, и меньше, если теплая, устойчивая – над холодной.
Рис. 60. Влияние рельефа на ветер.
Большое влияние на изменение направления и скорости ветра оказывают местные особенности рельефа. Так, в однородном воздушном потоке, направленном с моря на сушу, ветер после пересечения береговой черты откланяется влево и ослабевает; ветер дующий с суши на море, отклоняется вправо и усиливается. Ветер, дующий вдоль берега, в прибрежной зоне всегда усиливается, если суша располагается справа от направления ветра, и ослабевает, если слева.
Береговой эффект усиления или ослабления силы ветра особенно ярко выражен там, где ветер обтекает примыкающие к берегу отроги горных цепей или плато. Вследствие обтекания препятствия воздушным потоком возникает сближение его линий тока, что приводит к усилению ветра у мысов и полуостровов и к ослаблению в заливах и бухтах. В местах, где направление ветра касательно к оконечности полуострова или мыса и при этом суша остается справа от направления ветра, ветер будет наиболее сильным (например, при вторжении холодного воздуха с северо-запада в районе Баку наблюдается сильный северный ветер–бакинский норд). Скорость ветра возрастает в проливах и узкостях, причем в них преобладают ветры, дующие вдоль пролива по направлению барического градиента (рис. 60).
У возвышенных побережий (Алжир, Гренландия и т. п.), когда изобары пересекают береговую линию под острым углом, ветер на некотором удалении от берега усиливается.
Возникновение шквалов потенциально возможно при прохождении каждого холодного фронта или при развитии мощных кучево-дождевых облаков, поэтому прогнозировать их трудно. Различают внутримассовые шквалы, связанные с облаками Сb, и фронтальные – наиболее опасные.
Возникновение шквалов непосредственно связано с развитием мощной конвективной неустойчивости. Поэтому наиболее часто они возникают летом во второй половине дня. Над теплыми морями шквалы наблюдаются и зимой, развиваясь в неустойчивых холодных воздушных массах, а также при прохождении холодных фронтов. Наиболее благоприятной синоптической ситуацией для возникновения шквалов являются медленно движущиеся летние холодные фронты, ориентированные (чаще в северном полушарии) с юго-запада на северо-восток.
Облачность и осадки. Фактическое состояние и прогноз облачности, который можно получить из соответствующих прогностических метеорологических центров, для судоводителя важен в основном из-за оценки возможности выпадения осадков и состояния видимости.
Ориентировочная оценка наличия и возможных изменений количества и характера облачности может быть произведена на основе факсимильных приземных карт погоды – по наличию и расположению циклонов и антициклонов, характеру фронтов– теплый, холодный, окклюзии, наличию той или иной воздушной массы.
Анализ и прогноз обложных и ливневых фронтальных осадков можно давать на основе учета форм облаков и изменений характера облачности, связанной с перемещением и эволюцией фронтов и циклонов. В таблице 12 приведены синоптические ситуации, благоприятные для выпадения осадков.
Т а б л и ц а 12
Характер осадков |
Барическое поле на факсимильных картах погоды |
Фронтальные разделы, воздушные массы |
Обложные |
Область циклона: Центральная Передняя Ложбина (четко выражена) |
Теплый фронт или фронт окклюзии Теплый фронт Холодный фронт |
Ливневые |
Западная часть антициклона
Депрессия (малоградиентная циклоническая область)
Передняя часть ложбины Тыловая часть циклона |
Область с достаточно «старой» (трансформированной)холодной воздушной массой (в холодное время года) Область с хорошо прогревающейся днем теплой воздушной массой (в холодное время года, в тропических широтах – и летом) Перед холодным фронтом На некотором удалении от холодного фронта |
Моросящие |
Область относительно малоградиентного антициклонального барического поля Южная часть старого окклюдированного циклона Теплый сектор молодого циклона Слабовыраженная перемычка повышенного давления Западная часть антициклона |
Достаточно трансформированная холодная воздушная масса |
Видимость. Оценка видимости по факсимильным картам барического поля (анализа или прогноза) при отсутствии фактических или прогностических данных о видимости или температуре воздуха и воды или влажности может быть дана ориентировочно по характеру барических систем (циклонов и антициклонов) и фронтов. При этом необходимо учитывать, что изменение видимости атмосферы зависит от происхождения и состояния воздушной массы.
В однородной воздушной массе ухудшение видимости может вызвано как влажным, так и сухим помутнением. Влажное помутнение возникает, когда по мере охлаждения воздуха путем теплообмена с холодной подстилающей поверхностью относительная влажность достигает 70–80% и более. Сухое помутнение возникает вследствие загрязнения воздушной массы взвешенными частицами пыли, дыма, гари и т. п. Если воздушная масса смещается из района с теплой в район с холодной водной поверхностью, то большая вероятность образования дымки или тумана: при относительной влажности 70% – дальность видимости около 5–10 км; 80% – около 3–5 км; 90% –около 2–3 км.
Так, в районе Большой Ньюфаундлендской банки низкая температура воды и затоки теплого воздуха с юга способствуют частому образованию туманов. К таким районам также можно отнести Баренцево и Охотское моря.
Летом ухудшение видимости от образования тумана наблюдается при перемещении очень теплого воздуха с суши на относительно холодную поверхность моря. Заметное ухудшение видимости происходит в зоне осадков теплого фронта и фронтов окклюзии.
В районах, где температура поверхности моря значительно выше температуры воздуха – обычно (Твод –Твозд)> 10° – наблюдаются туманы испарения. К таким районам, например, относятся незамерзающие заливы арктических морей, а также районы, расположенные у кромки арктических и антарктических льдов.
Видимость в зоне фронта в большой степени зависит от осадков, их вида и интенсивности выпадения.
Температура воздуха. Над океанами и морями, вдали от берегов, суточные колебания температуры воздуха невелики (не более 2°). При оценке ожидаемых изменений температуры воздуха обходимо учитывать распределение температуры в секторах циклонов и антициклонов, наличие облачности и осадков, возможность смены воздушных масс в связи с прохождением того или иного фронта. Правильный учет изменений температуры воздуха особенно важен при условиях, способствующих обледенению судов.
Волнение. Информацию о волнении получают обычно из факсимильных карт волнения. В случае отсутствия этой карты оценить обстановку ветрового волнения можно по факсимильным картам погоды (анализ и прогноз) – по данным о ветре или величине градиента давления. Как правило, областям сильного и штормового ветра (больших градиентов давления) соответствуют и области сильного волнения. Однако следует учитывать, что волнение возрастает при увеличении продолжительности и пути воздействия ветра. С подветренной стороны области действия ветра волнение значительно сильнее, чем с наветренной. Сильное продолжительное волнение наблюдается в тыловой части глубоких обширных циклонов. Степень волнения у побережья в значительной мере зависит от местных условий. Однако наибольшее волнение (при сильных ветрах с суши) наблюдается обычно на некотором удалении от берега. При ветре с моря следует учитывать, что при быстром убывании глубины моря крутизна волн сильно возрастает и волны изменяют направление своего движения, создается угрожающее волнение.
Факсимильные карты полей волнения. Практика мореплавания показывает, что определяющее влияние на скорость и безопасность судна в море или океане в большей степени оказывает волнение, а не ветер, вызывающий его. Так, например большинство типов судов при высоте волн 5–7 м теряют до 50% скорости. Отсюда следует, что для судоводителя важно знать, какие высоты волн будут наблюдаться на пути следования. Эту информацию дают факсимильные карты полей волнения (рис. 61), на которых дают или цифровые данные о высоте волн (в метрах или футах), направление движения волн (указывают стрелкой), периоды волн в секунду и другие сведения или поля волнения - изолинии равных высот волн с обозначением областей с максимальными (max) и минимальными (min) их значениями. На кар-тах могут быть приведены одновременно цифровые данные и изолинии равных высот волн.
Кроме фактических карт волнения, передают и прогностические карты на 12, 24 и 36 ч вперед.
Факсимильные карты ледовой обстановки. Многие моря умеренных широт в холодную половину года покрыты льдом; арктические и антарктические районы Мирового океана – круглый год, а в некоторые районы лед выносится ветром и течением. Наличие льда в море является существенной помехой для мореплавания, поэтому знание ледовой обстановки в районе плавания совершенно необходимо. Эту информацию несут факсимильные карты ледовой обстановки. На них приводятся многие характеристики льда: стадии развития, сплоченности и разрушенности льда, количество и положение кромки льда, наличие и размеры отдельных крупных обломков ледяных полей и айсбергов и т. п. Чаще всего все эти сведения дают на картах условными обозначениями (ледовыми символами), которые еще не носят единого международного характера, что создает определенные трудности при использовании карт метеорологических служб разных стран. Несколько облегчает задачу чтения этих карт наличие текстового пояснения и расшифровка применяемых символов.
Факсимильные карты распределения поверхностной температуры воды. Эти карты играют косвенную, но довольно существенную роль при прокладке курса и решении прикладных задач.
Располагая факсимильными картами распределения температуры воды на поверхности океана, можно определить направление течений в поверхностном слое, а значит, и использовать их в навигационных задачах. На таких картах представлены изотермы.
Вопросы для самоконтроля:
Что собой представляют приземне карты погоды и карты барической топографи?
2. Каково назначение факсимильных карт погоды и в чем их особенности?
3. Дайте характеристику направления и скорости ветра по факсимильным картам.
4. Какова роль рельефа в изменении направления и скорости ветра?
5. В каких случаях происходит возникновение шквалов?
6. Как охарактеризовать облачность и осадки, видимость и температуру воздуха по факсимильным картам?
7. Что собой представляют факсимильные карты полей волнения?
8. В чем особенности изображения ледовой обстановки на факсимильных картах?
9. С какой целью показывают на факсимильных картах распределение поверхностной температуры воды?
Лекция 14. Прогноз погоды. Местные признаки погоды.
План лекции:
Виды и содержание прогнозов погоды.
Основные принципы составления прогнозов погоды.
Местные признаки погоды.
Рекомендованная литература:
Основные теоретические положения: