Метеорологические элементы и явления. Основные метеорологические элементы Атмосфера, погода

3.3.4 Метеорологические спутники Метеорологическая обстановка влияет не только на мирную, но и на военную деятельность. Не говоря уже о необходимости учета погодных условий при планировании учебной или боевой деятельности вооруженных сил, наличие или отсутствие

Атмосферу изучают, определяя основные элементы, характеризующие физическое и динамическое состояние воздуха.

Важнейшими из этих элементов являются следующие:

1. Атмосферное давление или сила, с которой воздух действует на площадку в 1 см 2 .

2. Температура воздуха, характеризующая его тепловое состояние.

3. Влажность воздуха, характеризующая содержание в нем газообразной влаги.

4. Движение воздуха, рассматриваемое по величине скорости воздуха и по направлению. Для воздушного транспорта чрезвычайно важна изменчивость (порывистость) скорости и направления этого движения воздуха.

5. Видимость в атмосферных слоях.

6. Облачность и осадки, характеризующие содержание в воздухе влаги, в жидком или твердом состоянии.

7. Оптические явления в атмосфере (включая сюда оптические явления в облаках и падающих осадках).

Все эти элементы носят название метеорологических элементов. Совокупность значений метеорологических элементов характеризует общее состояние атмосферы или погоду.

Изучение атмосферного давления имеет громадное значение, так как распределение давления на каком-либо уровне определяет на нем движение воздуха и известным образом характеризует общее состояние погоды. Величина атмосферного давления определяет вместе с температурой плотность воздуха.

Температура воздуха, как уже указывалось выше, влияет на его плотность, а, следовательно, и на условия полета. Особенно велико значение температуры для кораблей легче воздуха. Подъемная сила их значительно меняется при изменении плотности окружающей среды. Большое значение для характеристики атмосферы имеет распределение температуры по вертикали и по горизонтали.

Движение воздуха, или ветер, непосредственно влияет на полет каждого аппарата, так как в скорость его движения входит скорость движения воздуха. Скорость движения воздуха на высоте полета обычно составляет около 10-15% собственной скорости аппарата. Очевидно, что учет ее является необходимым для правильного исчисления пути.

Большое значение для полета имеет порывистость ветра или изменчивость его величины и направления скорости. Эта изменчивость почти полностью определяет условия с точки зрения устойчивости высоты и курса полета. Поэтому изучение ветра для воздушного транспорта должно производиться не только с точки зрения средних значений величины и направления скорости ветра, но, главным образом, с точки зрения изменчивости этих величин.

Условия прозрачности атмосферного воздуха или расстояние, на котором бывают видны предметы на земной поверхности, имеют преимущественное значение для воздушного транспорта. Сравнительно большая скорость воздушного транспорта (от 30 до 175 м/сек) заставляет предъявлять к условиям видимости особенно высокие требования.

Облачность и осадки являются одними из первоначальных эффектов различных процессов, происходящих в атмосфере.

Оптические явления в атмосферном воздухе и падающих осадках указывают на то или иное состояние отдельных атмосферных слоев.

Кроме обычных метеорологических элементов, значительный интерес представляет также электрическое состояние атмосферного воздуха на различных высотах.

Если существует необходимость в начертании качественных чертежей, то лучше обратиться к профессионалам своего дела, как то – компания «Заочник.ком». Обратитесь, чтобы потом не кричать на улице: «Куплю чертежи ! Задорого!», лишь бы только сдать начерталку.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

АВИАЦИОННАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ

Метеорология - наука, изучающая физические процессы и явления, происходящие в атмосфере земли, в их непрерывной связи и взаимодействии с подстилающей поверхностью моря и суши.

Авиационная метеорология - прикладная отрасль метеорологии, изучающая влияние метеорологических элементов и явлений погоды на деятельность авиации.

Атмосфера. Воздушная оболочка земли называется атмосферой.

По характеру распределения температуры по вертикали атмосферу принято делить на четыре основные сферы: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и три переходных слоя между ними: тропопаузу, стратопаузу и мезопаузу (6).

Тропосфера - нижний слой атмосферы, высота 7-10 км у полюсов и до 16-18 км в экваториальных районах. Все явления погоды развиваются главным образом в тропосфере. В тропосфере происходит образование облаков, возникновение туманов, гроз, метелей, наблюдается обледенение самолетов и другие явления. Температура в этом слое атмосферы падает с высотой в среднем на 6,5° С через каждый километр (0,65° С на 100%).

Тропопауза - переходный слой, отделяющий тропосферу от стратосферы. Толщина этого слоя колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров.

Стратосфера - слой атмосферы, лежащий над тропосферой, до высоты приблизительно 35 км. Вертикальное движение воздуха в стратосфере (по сравнению с тропосферой) очень сильно ослабевает или почти отсутствует. Для стратосферы характерно незначительное понижение температуры в слое 11-25 км и повышение в слое 25-35 км.

Стратопауза - переходный слой между стратосферой и мезосферой.

Мезосфера - слой атмосферы, простирающийся приблизительно от 35 до 80 км. Характерным для слоя мезосферы является резкое повышение температуры от начала до уровня 50-55 км и понижение ее до уровня 80 км.

Мезопауза - переходный слой между мезосферой и термосферой.

Термосфера - слой атмосферы выше 80 км. Этот слой характеризуется непрерывным резким повышением температуры с высотой. На высоте 120 км температура достигает +60° С, а на высоте 150 км -700° С.

Схема строения атмосферы до высоты 1 00 км представлена.

Стандартная атмосфера - условное распределение по высоте средних значений физических параметров атмосферы (давления, температуры, влажности и др.). Для международной стандартной атмосферы приняты следующие условия:

· давление на уровне моря, равное 760 мм рт. ст. (1013,2 мб);

· относительная влажность 0%; температура на уровне моря -f 15° С и падение се с высотой в тропосфере (до 11 000 м) на 0,65° С на каждые 100 м.

· выше 11 000 м температура принята постоянной и равной -56,5° С.

Смотрите также:

Воздушные массы

Воздушные фронты

Циклоны и антициклоны

Опасные явления погоды для авиации

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Состояние атмосферы и процессы, происходящие в ней, характеризуются рядом метеорологических элементов: давлением, температурой, видимостью, влажностью, облаками, осадками и ветром.

Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба или в миллибарах (1 мм рт. ст. - 1,3332 мб). За нормальное давление принимают атмосферное давление, равное 760 мм. рт. ст., что соответствует 1013,25 мб. Нормальное давление близко к среднему давлению на уровне моря. Давление непрерывно изменяется как у поверхности земли, так и на высотах. Изменение давления с высотой можно характеризовать величиной барометрической ступени (высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 мм рт. ст., или на 1 мб).

Величина барометрической ступени определяется по формуле

Температура воздуха характеризует тепловое состояние атмосферы. Температура измеряется в градусах. Изменение температуры зависит от количества тепла, поступающего от Солнца на данной географической широте, характера подстилающей поверхности и атмосферной циркуляции.

В СССР и большинстве других стран мира принята стоградусная шкала. За основные (реперные) точки в этой шкале приняты: 0° С - точка плавления льда и 100° С- точка кипения воды при нормальном давлении (760 мм рт. ст.). Промежуток между этими точками разбит на 100 равных частей. Этого промежутка носит название «один градус Цельсия» - 1° С.

Видимость. Под дальностью горизонтальной видимости у земли, определяемой метеорологами, понимается то расстояние, на котором еще можно обнаружить предмет (ориентир) по форме, цвету, яркости. Дальность видимости измеряется в метрах или километрах.

Влажность воздуха - содержание водяного пара в воздухе, выраженное в абсолютных пли относительных единицах.

Абсолютная влажность - это количество водяного пара в граммах на 1 лс3 воздуха.

Удельная влажность - количество водяного пара в граммах на 1 кг влажного воздуха.

Относительная влажность - отношение количества содержащегося в воздухе водяного пара к тому количеству, которое требуется для насыщения воздуха при данной температуре, выраженное в процентах. Из величины относительной влажности можно определить, насколько данное состояние влажности близко к насыщению.

Точка росы-температура, при которой воздух достиг бы состояния насыщения при данном влагосодержании и неизменном давлении.

Разность между температурой воздуха и точкой росы называется дефицитом точки росы. Точка росы равна температуре воздуха в том случае, если его относительная влажность равна 100%. При этих условиях происходит конденсация водяного пара и образование облаков и туманов.

Облака - скопление взвешенных в воздухе капель воды или кристаллов льда, возникших в результате конденсации водяного пара. При наблюдениях за облаками отмечают их количество, форму и высоту нижней границы.

Количество облаков оценивается по 10-балльной шкале: 0 баллов означает отсутствие облаков, 3 балла - три четверти неба закрыто облаками, 5 баллов - половина неба закрыта облаками, 10 баллов - все небо закрыто облаками (сплошная облачность). Высота облаков измеряется при помощи светолокаторов, прожекторов, шар-пилотов и самолетов.

Все облака в зависимости от расположения высоты нижней границы делятся на три яруса:

Верхний ярус - выше 6000 м, к нему относятся: перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые.

Средний ярус - от 2000 до 6000 м, к нему относятся: высококучевые, высоко-слоистые.

Нижний ярус - ниже 2000 м, к нему относятся: слоистокучевые, слоистые, слоисто-дождевые. К нижнему ярусу относятся также и облака, простирающиеся на значительном расстоянии по вертикали, но нижняя граница которых лежит в нижнем ярусе. К таким облакам относятся кучевые и кучеводождевые. Эти облака выделяются в особую группу облаков вертикального развития. Облачность оказывает наибольшее влияние на деятельность авиации, так как с облаками связаны осадки, грозы, обледенение и сильная болтанка.

Осадки - водяные капли или ледяные кристаллы, выпадающие из облаков на поверхность земли. По характеру выпадения осадки разделяются на обложные, выпадающие из слоисто-дождевых и высоко-слоистых облаков в виде капель дождя средней величины или в виде снежинок; ливневые, выпадающие из кучево-дождевых облаков в виде крупных капель дождя, хлопьев снега или града; морося- щ и е, выпадающие из слоистых и слоисто-кучевых облаков в виде очень мелких капель дождя.

Полет в зоне осадков затруднен вследствие резкого ухудшения видимости, снижения высоты облаков, болтанки, обледенения в переохлажденном дожде и мороси, возможного повреждения поверхности самолета (вертолета) при выпадении града.

Ветер - движение воздуха по отношению к земной поверхности. Ветер характеризуется двумя величинами: скоростью и направлением. Единица измерения скорости ветра- метр в секунду (1 м/сек) или километр в час (1 км/ч). 1 м/сек = = 3,6 км/ч.

Направление ветра измеряется в градусах, при этом следует учитывать, что отсчет ведется от северного полюса по часовой стрелке: северное направление соответствует 0° (или 360°), восточное - 90°, южное- 180°, западное - 270°.

Направленне метеорологического ветра (откуда дует) отличается от направления аэронавигационного (куда дует) па 180°. В тропосфере скорость ветра с высотой увеличивается и достигает максимума под тропопаузой.

Сравнительно узкие зоны сильных ветров (скоростью от 100 км/ч и выше) в верхней тропосфере и нижней стратосфере на высотах, близких к тропопаузе, называются струйными течениями. Часть струйного течения, где скорость ветра достигает максимального значения, называется осью струйного течения.

По своим размерам струйные течения простираются на тысячи километров в длину, сотни километров в ширину и несколько километров в высоту.
Подробнее на: http://avia.pro/blog/aviacionnaya-meteorologiya

За условную границу окружающей Землю газовой оболочки - атмосферы - принимается высота 1000 км, на которой еще наблюдаются полярные сияния. Верхний слой атмосферы - ионосфера - отличается повышенной электропроводностью и способностью отражать радиоволны. Ее нижняя граница находится на высоте 70-80 км от поверхности Земли. Ниже ионосферы располагается следующий слой воздуха - стратосфера. Ее нижняя граница находится на высоте 10-12 км от поверхности Земли. Примечательным для стратосферы являются сильные ветры. Обычные метеорологические явления (сильная конвекция, возникновение облаков, выпадение осадков и т. п.) присущи нижнему слою воздуха - тропосфере.

Температура воздуха в тропосфере понижается с увеличением высоты. В нижних слоях тропосферы, до высоты около 1,5 км, температура воздуха убывает в среднем на 0°,5С на каждые 100 м высоты. Изменение температуры воздуха по вертикали характеризуется вертикальным градиентом температуры: при падении температуры с увеличением высоты он имеет положительное значение; при увеличении - отрицательное.

Минимум температуры наблюдается перед восходом Солнца и максимум - около 14 ч. Суточные амплитуды -суточный ход температуры воздуха - над морем при одних и тех же условиях имеют меньшие величины, чем над сушей; обычно они немного больше, чем амплитуда колебания температуры воды - 1,5-2°С. Наибольшая температура над морем наступает в среднем в 12 ч 30 мин. С увеличением широты суточный ход температура воздуха уменьшается. В летние месяцы и в ясные дни он больше, чем в зимние месяцы и в пасмурные дни.

Годовой ход инсоляции и излучения земной поверхности обусловливают годовой ход температуры воздуха; максимум приходится обычно на август; минимум - на февраль (северное полушарие). С увеличением широты до 40° годовой ход возрастает; в высоких широтах он незначителен. В табл. 3 приведено распределение средних температур по параллелям.

Таблица 3

Влажность воздуха. Абсолютной влажностью называется вес (q) в граммах водяного пара, содержащегося в 1 м³ воздуха. Количество водяного пара в воздухе чаще выражают величиной его упругости е, выраженной в миллиметрах ртутного столба в миллибарах:

T" - температура по влажному термометру психрометра;

Р - атмосферное давление.

Наибольшая абсолютная влажность наблюдается при наибольшей температуре воздуха: после полудня, в самые теплые месяцы, в наиболее теплых морях.

Рис. 107.

Относительной влажностью (r) называется отношение упругости водяного пара, содержащегося в воздухе (абсолютная влажность), к упругости водяного пара, насыщающего воздух при данной температуре, т. е.

Аспирационный психрометр. Температура и влажность воздуха имеют исключительно важное значение для мореплавания: в соответствии с ними определяют режим вентиляции судовых трюмов в целях сохранной перевозки грузов. Температуру и влажность воздуха определяют с помощью аспирационного психрометра (рис. 108), состоящего из двух одинаковых ртутных термометров т, резервуары р которых находятся в специальных трубках, соединяющихся с центральной трубой ц аспиратора о. Пружинный завод аспиратора позволяет его вентилятору протягивать воздух через центральную трубу так, что во время измерения резервуары обоих термометров постоянно омываются потоком наружного воздуха.

Рис. 108.

Для определения параметров влажного воздуха могут быть использованы также диаграммы i-d и t-т. Первая применяется в технических расчетах по кондиционированию воздуха помещений, вторая - при расчетах, связанных с микроклиматом грузовых помещений - трюмов, складов и т. д.

Непрерывную запись относительной влажности воздуха получают с помощью волосяного гигрографа, чувствительным элементом которого служит пучок обезжиренных волос. Последние изменяют длину пропорционально изменению относительной влаж- поста воздуха и через систему рычагов приводят в движение индикаторную стрелку с пером. Развертывание показаний прибора по времени осуществляется с помощью часового механизма и барабана, устройство которых аналогично у вышеописанного термографа.

Облака - скопление мельчайших капель или кристаллов льда в высоких слоях атмосферы. В суточном ходе облачности летом наблюдаются два максимума - рано утром и после полудня, зимой - в утренние и ночные часы. Максимума облачность достигает в экваториальной зоне, минимума - в широтах 30-35°. Отсюда она вновь увеличивается, достигая второго максимума в широтах 60-80°, а к полюсу вновь несколько убывает.

Все облака делятся на три класса: нижнего (высота ниже 2 км) , среднего (от 2 до 6 км) и верхнего (высота более 6 км) ярусов.

Облачность измеряется в баллах от 0 до 10, в зависимости от того, сколько десятых частей неба закрыто облаками. Так, например, над Белым морем среднее годовое значение облачности равно 0,8; в Асуане - 0,5 балла.

Осадки. Различают осадки, выпадающие из облаков (дождь, снег, ледяной дождь, снежная крупа, ледяная крупа, град, снежные зерна) и выделяющиеся на поверхности земли и предметов (роса, иней, изморозь, жидкий налет, твердый налет, гололед).

Количество осадков выражается толщиной слоя воды, покрывающего земную поверхность при выпадении осадков, и измеряется в миллиметрах (мм).

Наибольшее среднее годовое количество осадков наблюдается в Черрапунджи (Индия) - 12 665 мм. В Батуми в среднем за год выпадает 2500 мм.

Видимость - предельное расстояние, дальше которого наблюдаемый объект сливается с фоном и становится невидимым. Видимость зависит от прозрачности атмосферы, возрастающей с увеличением широты. Для оценки видимости пользуются специальной шкалой. Шкала горизонтальной видимости приведена в МТ-63, табл. 51.

Туманы - скопление продуктов конденсации водяного пара в близких к поверхности земли слоях воздуха. Различают следующие виды туманов: дымка (размер капелек не превышает 0,0005 мм, а видимость от 1 до 10 км), слабый туман (видимость от 500 м до 1 км), сильный туман (видимость менее 50 м) .

Подробные сведения о туманах, их распределении, суточном и годовом ходе можно найти в соответствующих лоциях.

Атмосферное давление - это давление, создаваемое весом воздуха. Нормальное давление воздуха уравновешивает столб ртути в 760 мм на уровне моря в широте 45° при температуре 0°С. Часто атмосферное давление выражают в миллибарах (1 мб = 0,75лш; 1 мм = 1,33 мб) . Шкалы перехода миллиметров атмосферного давления в миллибары и миллибаров в миллиметры приведены в МТ-63, № 48-а и 48-6 соответственно.

Линии, соединяющие на карте точки с равным атмосферным давлением, называются изобарами, а определяемое расположением изобар распределение давлений на каком-либо горизонтальном уровне - барическим полем. В различных точках определенного горизонтального уровня давление атмосферы может быть различным. Разность таких давлений в сторону наибольшего его падения называется барическим градиентом. Тип падения (или повышения) давления характеризуется системами расположения изобар. Такие системы определяют формы барического рельефа.

Рис. 109.

Непрерывная регистрация изменения атмосферного давления осуществляется барографом с помощью пишущего на барабанной ленте пера, приводимого в движение рычагами, связанными с набором спаянных между собой (столбиком) барометрических коробок.

Ветер - горизонтальное передвижение воздуха, вызванное разностью атмосферного давления (рис. 110). Ветер характеризуется направлением, скоростью и силой. На экваторе направление ветра совпадает с барическим градиентом; воздух перемещается от центров высокого давления к центрам низкого давления. Однако к северу и югу от экватора, вследствие влияния силы Кориолиса и центробежной силы, ветер отклоняется от направления градиента вправо в северном и влево в южном полушариях. Таким образом, в северном полушарии, став спиной к ветру, наблюдатель будет иметь низкое давление слева; в южном полушарии соответственно - справа.

Сила ветра зависит от величины барического градиента. Для оценки силы ветра пользуются специальной шкалой Бофорта, приведенной в МТ-63, табл. 49.

На движущемся судне наблюдается кажущийся ветер. Определение направления истинного ветра показано на рис. 111, где:

Рис. 110.

Рис. 111.

Vkв b - вектор кажущегося ветра, откладываемый в сторону, противоположную направлению этого ветра, м/сек;

Vнв - вектор скорости истинного ветра, направление которого противоположно направлению действительного ветра, м/сек.

Вместо построения на листе бумаги направление истинного ветра определяют ветрочетом - кругом СМО (рис. 112), значительно упрощающим и ускоряющим решение векторного треугольника.

Скорость ветра на судах измеряют с помощью ручного анемометра (рис. 113). Обращенные в одну сторону четыре полушария заставляют крестовину анемометра вращаться в одну сторону со скоростью, пропорциональной скорости ветра. Вращение крестовины через систему шестеренок передается счетчику оборотов. Количество оборотов крестовины в секунду (обычно среднее за 100 сек) позволяет по специальной шкале, прилагаемой к прибору, определить скорость ветра в метрах в секунду. В суточном ходе скорость ветра с утра возрастает, к вечеру - ослабевает.

В малых и реже в умеренных широтах преимущественно в теплое время года наблюдаются смерч и - вихри большой разрушительной силы с диаметром до 100 м, высотой от 100 до 1000 м, скоростью вращательного движения до 100 м/сек и скоростью поступательного движения до 30-40 км/ч. Продолжительность смерча от нескольких минут до 3-4 ч. Разновидность смерча - торнадос с диаметром до 300 м и скоростью перемещения до 70 км/ч. Очень опасно резкое увеличение ветра от штиля до значительной величины. Такой ветер называется шквалом.

Рис. 112.

Рис. 113.

Муссоны - ветры, дующие зимой с суши на море, а летом - с моря на сушу. Летние муссоны отличаются влажностью, большой облачностью и осадками, зимние - сухой, ясной и безоблачной погодой. В Индийском океане северо-восточный муссон имеет силу 2-5 баллов, юго-западный достигает силы шторма. Смена муссонов происходит в апреле - мае и в октябре - ноябре.

В отдельных пунктах наблюдаются местные ветры.

Бризы - ветры Приморских побережий, дующие Днем с Моря на сушу, ночью - с суши на море.

Бора - холодный ветер ураганной силы от северо-востока, спускающийся из охлажденных мест вдоль крутых склонов к морю. Наблюдается в Цемесской бухте (Новороссийск) и у северных берегов Адриатического моря.

Фен - теплый сухой ветер, дующий с гор.

Сведения о ветрах на морях приводятся на ежемесячных гидрометеорологических картах и в морских атласах.

Вперед
Оглавление
Назад