Сделай Сам Свою Работу на 5

Тема 9. Погода: её характеристики, процессы формирования, прогноз





В предыдущих разделах были рассмотрены основные метеорологические элементы, определена их сущность, изменения во времени и пространстве, способы наблюдений за ними и расчёты их отдельных характеристик. До сих пор метеорологические элементы рассматривались в большинстве своём обособленно друг от друга с основной целью обратить внимание на наиболее существенные физические свойства атмосферы. Однако такой подход не может быть вполне достаточным, так как он не даёт возможности выявить закономерности природных явлений и процессов в атмосфере, их взаимообусловленности и взаимоподчинённости. Поэтому при изучении атмосферы все метеорологические элементы обычно рассматривают в их совместной совокупности.

Совокупность (или сочетание) значений метеорологических элементов в данном месте в данный момент или короткий промежуток времени, характеризующая общее состояние атмосферы, называется погодой.

В основном погода определяется сочетанием значений температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, направлением и скоростью ветра, количеством и типом осадков, облачности и атмосферным явлением (гроза, туман, видимость, шквалы, метели, гололед и т.д.). Перечисленные элементы и явления погоды постоянно меняются со временем, меняется и их сочетание между собой, т.е. погода характеризуется большим разнообразием и непостоянством.



Необходимо отметить, что в настоящее время под погодой понимают состояние атмосферы не только в её нижних, приземных слоях, но и во всей толще тропосферы.

Характер погоды какого-либо региона зависит, прежде всего, от свойств воздушных масс, которые располагаются или движутся над ним. Поскольку воздушные массы являются носителями определённых свойств, условия погоды в пределах одной и той же воздушной массы приблизительно одинаковы.

Между воздушными массами существует промежуточный слой называемый атмосферным фронтом, где наблюдаются резкие изменения температуры, влажности, атмосферного давления, ветра и других метеорологических элементов, иными словами происходит резкая перемена погоды. В зависимости от того, какой фронт приходит на интересующую нас территорию, такой тип погоды и будет определяться на ней.



 

 

При прохождении тёплого фронта (рис. 21) над данной местностью всегда наступает потепление, так как в этом случае на смену холодному воздуху приходит тёплый. Поднимаясь по поверхности тёплого Рис. 21. Тёплый фронтфронта, тёплый воздух охлаждается, и в нём образуются облака слоистых форм. Вблизи линий тёплого фронта толщина облаков достигает 7-9 км, и из них выпадают наиболее продолжительные и обильные осадки. Это в целом создаёт типичную ненастную погоду с обложным дождём или снегом. Ширина зоны осадков в пределах линий тёплого фронта может достигать 400 км для снега и 300 км для дождя, а общая ширина облачной зоны достигает 600-800 км.

Признаком приближения тёплого фронта служит появление перистых, а затем перисто-слоистых облаков. Атмосферное давление при этом понижается, а температура у земли постепенно повышается. Ветер усиливается и становится порывистым. По мере прохождения фронта формы облаков меняются следующим образом: за перисто-слоистыми следуют высоко-слоистые, затем слоисто-дождевые, из которых, собственно, выпадают осадки.

 

 

При прохождении холодного фронта (рис. 22) холодная воздушная масса подтекает под тёплый воздух и вытесняет его кверху. При этом наступает резкое похолодание, а в поднимающем тёплом воздухе происходит интенсивная конденсация водяного пара и образование перед фронтом сначала высоко-кучевых, а затем мощных кучево-дождевых облаков.

Рис. 22. Холодный фронт

При прохождении холодного фронта в сравнительно узкой полосе выпадают ливневые осадки, летом часто сопровождающиеся сильными грозами и градом. За линией фронта кучево-дождевые облака иногда сменяются слоисто-дождевыми, дающими обложные осадки, затем высоко-слоистыми, перисто-слоистыми и перистыми. Таким образом, система облаков холодного фронта по сравнению с тёплым фронтом, имеет обратную последовательность.



Перед холодным фронтом атмосферное давление падает, ветер усиливается и становится порывистым, резко меняя своё направление. За фронтом атмосферное давление быстро повышается, а ветер медленно ослабевает и делается ровнее. Иногда за фронтом, как уже говорилось, могут выпадать обложные осадки, но нередко небо становится безоблачным.

На разделе тёплых и холодных фронтов развиваются циклоны,представляющие собой область пониженного давления, которая обычно имеет округлую форму с системой замкнутых изобар, расположенных вокруг общего центра с наименьшим давлением воздуха. В циклоне ветры образуют круговое вихревое движение, направленное в северном полушарии против часовой стрелки. Циклон имеет обычно два фронта: тёплый (в своей юго-восточной части) и холодный (в юго-западной). Оба фронта сходятся в центре циклона, а между ними располагается так называемый тёплый сектор (рис. 23).

Распределение облачности и осадков в циклоне тесно связано с расположением тёплых и холодных фронтов. Ширина зоны осадков тёплого фронта, как уже отмечалось, составляет 300-400 км, причем они носят обложной характер. Осадки на холодном фронте выпадают в более узкой полосе, и они представляют собой, обычно интенсивные ливни.

Рис. 23. Тёплый секторХарактер погоды в конкретном пункте зависит от того, в какую зону проходящего циклона он попадает. Если пункт оказывается в южной части циклона, то погода будет определяться последовательным прохождением теплого фронта, тёплого сектора, холодного фронта и тыла циклона, в котором наблюдаются холодные ветры северных четвертей.

Если центр циклона проходит южнее какого-либо пункта наблюдений, то есть он находится в северной части циклона, где фронтов нет, то для погоды характерно отсутствие резких изменений температуры воздуха.

В циклоне, находящемся в заключительной стадии своей эволюции, могут наблюдаться фронты окклюзии (слияние холодного и тёплого фронтов, где первый догоняет последний), дающие дождливую погоду с порывистым ветром, а также вторичные холодные фронты.

Вантициклоне, барическом образовании овально-круговой формы с наиболее высоким атмосферным давлением в его центре, а ветер в северном полушарии направлен по часовой стрелке, характер погоды коренным образом отличается от погоды в циклоне. Антициклоны развиваются обычно в однородной воздушной массе, для которой характерно нисходящее движение воздуха и, следовательно, безоблачная погода с высокими температурами за счёт прогрева в летний период и низкими температурами (до сильных морозов) в холодную часть года. Однако в антициклонах в тёплый период может возникать достаточно интенсивная конвекция, при которой образуются кучево-дождевые облака с выпадением из них ливневых осадков, сильными ветрами и грозами, которые при этом не распространяются на большую площадь и носят местный характер.

Всё многообразие погоды можно свести к следующим основным её видам:

1. Ясная или малооблачная погода без осадков.

2. Облачная с прояснениями погода с кратковременными ливневыми осадками.

3. Пасмурная погода с низкой облачностью.

4. Ненастная погода с обложными осадками.

Перечисленные типы погоды определяются конкретным развитием синоптических процессов, обусловленных возникновением, перемещением и разрушением барических образований и атмосферных фронтов, о которых говорилось выше. («Синоптикус» – греч. обозначает «обозримый одновременно на большом пространстве»).

Человека всегда интересовала погода на некоторое время вперёд. Это обусловлено необходимостью планирования своей работы и отдыха на ближайшее и более или менее отдалённое время, защиты себя и своего жилища от опасных погодных явлений (смерчей, шквалов, града, обильных осадков, заморозков и т.д.), принятия мер по защите своего организма от резких изменений погоды, обеспечения безопасной работы всех видов транспорта, промышленного и сельскохозяйственного производства.

В настоящее время в России прогнозы погоды выпускаются оперативно-производственными организациями Федерального агентства по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, расположенными в областных и республиканских центрах. Технология выпуска прогноза погоды включает в себя следующее:

· производство наблюдений за элементами и явлениями погоды, осуществляемое наземными наблюдательными метеорологическими станциями, метеорологическими радиолокаторами метеорологическими искусственными спутниками Земли,

· сбор и обработка полученной указанными методами информации в территориальных центрах (объединяющих в среднем по 8-12 субъектов РФ) и передача её в порядке обмена в республиканские центры (Москва, Новосибирск, Хабаровск) и заграничные центры (Германия, Англия, США, Япония), и составление в этих центрах синоптических карт, содержащих информацию о погоде по определенным регионам или в целом по полушариям земного шара, после чего карты передаются в прогностические организации для использования при составлении прогнозов; время между моментом производства наблюдений и получением прогностической организацией синоптической карт не превышает 2,5-3 часа;

· составление прогноза погоды и передача его в заинтересованные организации.

Методика составления прогноза погоды заключается в следующем.

Путём сопоставления синоптических карт за ряд сроков наблюдений в исторической последовательности устанавливается географическое положение воздушных масс, их характеристики, распределение барических образований, определяется траектория их перемещения и производится расчёт трансформации воздушных масс к сроку, на который составляется прогноз. При этом прогноз включает в себя ожидаемый тип погоды, значения её характеристик. Особое внимание при этом уделяется определению возможностей возникновения опасных явлений погоды, перечисленных выше.

Конечно, приведённая схема составления прогноза погоды является сильно упрощенной, так как сейчас для этой цели используются многочисленные гидродинамические методы расчёта метеоэлементов и их трансформации с широким использованием современной электронно-вычислительной техники, но суть самого метода при этом не меняется.

Прогнозы делятся на краткосрочные, имеющие заблаговременность 1-3 суток, среднесрочные – на 4-10 суток, долгосрочные – с заблаговременностью до 1 месяца и больше. Понятно, что чем меньше заблаговременность прогноза, тем легче составить модель перемещения и трансформации воздушных масс. Поэтому из 100 выпущенных прогнозов на первые сутки точно указывают ожидаемый тип погоды 93-95 прогнозов (по терминологии синоптиков оправдываемость таких прогнозов составляет 93-95%). Среднесрочные прогнозы оправдываются на 83-88%, а долгосрочные – на 65-75%.

Таким образом, задачей прогнозов погоды любой заблаговременности является предупреждение об ожидаемых изменениях погоды и, прежде всего, о возникновении ее опасных явлений. Естественно, что человек не может довольствоваться лишь прогнозами погоды, поэтому издавна существовала идея об активном воздействии на атмосферные процессы, т.е. о получении возможности управлять погодой.

Под силу ли это человеку?

Уже отмечалось, что энергия, которая формирует погоду на Земле, поступает от Солнца. Но воздействовать на количество поступающей солнечной радиации в масштабах всей Земли напрямую человек не может. В какой-то степени можно перераспределить её, изменяя характер подстилающей поверхности. Но нужно ещё раз подчеркнуть, что в масштабах всей земной поверхности решение этой задачи носит утопический характер, а ведь атмосферная циркуляция, обуславливающая погоду, формируется в глобальном масштабе. Таким образом, этот путь решения задачи управления погодой является тупиковым.

Существует другой вариант – используя энергетические ресурсы Земли, сделать их основным источником для формирования погодообразующих процессов. Энергетические запасы Земли огромны – это и органическое топливо, и гидроэнергетика, и атомная энергетика и другие альтернативные её виды. Однако расчёты показывают, что во время средней по силе единичной грозы затрачивается примерно столько же энергии, сколько содержат около 15 средних по мощности водородных бомб. А для того, чтобы искусственным путём вызвать шторм на море, надо было бы взрывать приблизительно по одной водородной бомбе в секунду. И ещё пример. При возникновении и развитии нескольких облачных кучевых систем в течение 3-4 часов расходуется около 30 млн. квт-ч. Такое количество энергии за это время могут дать примерно все гидроэлектростанции Волжско-Камского каскада.

Из приведённых примеров видно, что идея воздействия на циркуляцию атмосферы с использованием энергетических ресурсов Земли также маловероятна. Поэтому в настоящее время можно говорить лишь о внесении некоторых корректив в погоду в отдельных, сравнительно небольших по площади регионах. И здесь уже есть вполне определённые успехи. Практически решена задача искусственного вызывания осадков из достаточно насыщенных влагой облаков или рассеивание облаков там, где выпадение осадков нежелательно, путём введения в воздух или облако определённых веществ (реагентов). Достаточно успешно осуществляется предотвращение выпадения града из грозовых облаков, рассеивание тумана, предохранение сельскохозяйственных культур от заморозков. Но выполнение этих работ является весьма дорогостоящим предприятием, да и результат от них, как уже говорилось, заметен только на небольших площадях. Между тем поиски «ключа» к решению проблем воздействия на атмосферные процессы и, следовательно, на погоду продолжаются в России, США, Германии, Японии и других странах

 

Местные признаки предсказания погоды

Прежде всего, перед этим разделом необходимо обратить внимание на то, что «прогноз погоды» - это научно обоснованный расчёт, имеющий определённую степень точности, а «предсказание погоды» - метод, основанный на экспериментальном ряде наблюдений, не прошедшем научную обработку и поэтому не имеющем право на оценку методами статистической обработки.

Тем не менее, метод «предсказания погоды по местным признакам» имеет право на жизнь, и поэтому рассмотрим их применительно к Нижегородской области.

При этом необходимо помнить, что под «методами предсказания погоды» понимают те изменения значений метеорологических элементов и те атмосферные явления, по характеру которых можно с большей или меньшей вероятностью предполагать о предстоящих изменениях погоды, основываясь на наблюдениях в отдельных пунктах.

Сохранится устойчивая хорошая погода, если:

~ атмосферное давление сравнительно высокое в течение последних дней медленно и непрерывно повышается или же остаётся без изменений;

~ ветер ночью слабый, днём отмечается усиление;

~ температура летом: днём высокая, ночью прохладно и даже холодно; зимой: холодно при ясном небе;

~ облачность зимой отсутствует, летом ночью ясно, днём могут наблюдаться кучевые облака, увеличивающиеся в послеобеденные часы и исчезающие к вечеру;

~ осадки отсутствуют, ночью появляется роса.

Сохранится устойчивая плохая погода, если:

~ атмосферное давление низкое, не изменяется или понижается в течение суток;

~ ветер имеет значительную скорость, по направлению меняется мало (направление юго-западное, южное или юго-восточное);

~ температура постоянная, с малозаметным суточным ходом;

~ облачность зимой сплошная, летом облака редко образуют сплошной покров;

~ осадки слабые, непрерывные и продолжительные.

Погода будет изменяться к лучшему, если:

~ атмосферное давление повышается;

~ ветер переходит на северо-западное направление и становится порывистым;

~ температура зимой почти не меняется, летом обычно сопровождается значительным понижением температуры и увеличением амплитуды суточного хода;

~ облачность становится переменной, появляются просветы;

~ осадки временами могут выпадать и быть довольно продолжительными, но сплошного выпадения уже не наблюдается.

Погода изменится к худшему, если:

~ атмосферное давление понижается, чем быстрее, тем вернее этот признак;

~ ветер усиливается, но делается более ровным, направление его чаще всего юго-восточное, южное и восточное;

~ температура зимой всегда повышается, летом её суточная амплитуда становится меньше;

~ облачность увеличивается, причём часто на западе появляются сначала перистые облака, затем перисто-слоистые, высоко-слоистые и, наконец, слоисто-дождевые.

Чтобы добиться наилучших результатов при использовании указанных признаков погоды для её предсказания необходимо помнить о следующем:

· Любой правильный признак может привести к ошибочному выводу, если его использовать оторвано от других, без ясного понимания общего хода изменения погоды.

· Полагаться можно только на несколько совпадающих признаков, совместно указывающих на одно и то же предсказание изменения погоды.

· Если различные признаки дают несогласные или даже противоречивые указания, то следует обращать внимание на то, какие из этих признаков резче выражены, и руководствоваться ими.

· С течением времени надо систематически проверять надёжность того или иного известного признака.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.