- •Нина Александровна Дашко
- •Часть 1
- •1. ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. Состав и строение атмосферы
- •1.2. История развития метеорологии как физической науки
- •1.2.1. Древнегреческий период развития науки
- •1.2.2. Эллинистический период развития науки
- •1.2.3. Простонародная метеорология
- •1.2.4. Развитие науки на Востоке
- •1.2.5. Развитие научных связей Европы и Востока
- •1.2.6. Изобретение метеорологических приборов
- •1.2.6. Научные общества и академии
- •1.3. Развитие синоптической метеорологии
- •1.4. ВМО – Всемирная метеорологическая организация
- •1.5. Гидрометеорологическая служба России
- •2. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
- •2.1. Требования к гидрометеорологической информации
- •2.2. Виды гидрометеорологической продукции
- •2.3. Потребители гидрометеорологической информации:
- •2.4. Кодирование гидрометеорологической информации
- •2.4.1. Структура кода КН-01
- •Схема кода КН-01:
- •Раздел 0
- •Раздел 1
- •Раздел 2 – для судовых или буйковых станций
- •Раздел 3
- •Раздел 4
- •Раздел 5
- •Раздел 0
- •Для сухопутных станций:
- •Передача судовых данных:
- •Раздел 1 (для станций любого типа)
- •Раздел 2 (используется при передаче судовых данных)
- •Раздел 3
- •Раздел 4 (для высокогорных станций)
- •Раздел 5
- •2.4.2. Структура кода КН-04
- •ЧАСТЬ "A" КОДА КН-04
- •ЧАСТЬ "B" КОДА КН-04
- •Особые точки по температуре воздуха:
- •Особые точки по ветру:
- •3. СОСТАВЛЕНИЕ КАРТ ПОГОДЫ
- •3.1. Виды карт погоды
- •3.2. Приземные карты погоды (составление и чтение)
- •Раздел 1
- •Раздел 2
- •Раздел 3
- •3.3. Составление высотных карт погоды
- •3.3.1. Геопотенциал
- •3.3.2. Барометрическая формула геопотенциала
- •3.3.3. Барометрическая ступень
- •3.3.4. Карты барической топографии
- •3.4. Составление вспомогательных карт погоды
- •4. АНАЛИЗ КАРТ ПОГОДЫ
- •4.1. Первичный анализ приземных карт погоды
- •4.1.1. Правила оформления приземной карты погоды
- •4.1.2. Проведение атмосферных фронтов на картах погоды
- •4.2. Первичный анализ высотных карт погоды
- •4.2.1.Правила оформления высотных карт погоды
- •4.2.3. Анализ карт относительной топографии
- •4.3. Анализ вспомогательных карт погоды
- •5. АЭРОЛОГИЧЕСКИЕ ДИАГРАММЫ И ВЕРТИКАЛЬНЫЕ РАЗРЕЗЫ АТМОСФЕРЫ
- •5.1. Аэрологические диаграммы
- •5.1.2. Построение аэрологической диаграммы
- •5.1.3. Анализ аэрологической диаграммы
- •5.1.4. Графические расчёты с помощью аэрологических диаграмм
- •5.2. Вертикальные разрезы атмосферы
- •5.2.1. Правила построения вертикальных разрезов атмосферы
- •5.2.2. Анализ вертикальных разрезов атмосферы
- •5.2.3. Временные разрезы атмосферы
- •Температура воздуха, °С
- •6. ОШИБОЧНЫЕ ДАННЫЕ НА КАРТАХ ПОГОДЫ
- •7. ПРИНЦИПЫ СИНОПТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
- •7.1. Основные синоптические объекты
- •7.2. Информативность карт барической топографии
- •7.4. Обзор синоптического положения за предыдущие сутки
- •8.1. Вычисление производных
- •8.2.1. Прямолинейная интерполяция
- •8.2.2. Криволинейная интерполяция
- •8.2.3. Формальная экстраполяция
- •8.3.1. Траектории воздушных частиц
- •Способ обратного переноса:
- •Рис. 8.4. Способ обратного переноса
- •Способ прямого переноса:
- •8.3.2. Линии тока воздушных частиц
- •9. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЕЙ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
- •9.1.1. Градиент метеорологической величины
- •9.2. Поле атмосферного давления
- •9.2.3. Локальные изменения давления
- •9.3. Динамические изменения давления воздуха
- •9.4. Распределение атмосферного давления на Земном шаре
- •9.5. Поле ветра
- •Цилиндрическая система координат
- •Сферическая система координат
- •Натуральная система координат
- •9.5.2. Силы, действующие в атмосфере
- •Сила барического градиента
- •Центробежная сила
- •Отклоняющая сила вращения Земли
- •Сила трения
- •9.6. Уравнения движения
- •9.6.1. Геострофический ветер
- •9.6.3. Градиентный ветер
- •9.6.4. Действительный ветер
- •9.7. Особенности ветрового режима над Японским морем
- •9.8. Особенности ветрового режима над Охотским морем
- •9.9. Дивергенция и вихрь скорости
- •9.9.1 Дивергенция вектора скорости ветра
- •9.9.2. Вихрь вектора скорости ветра
- •9.9.3. Уравнение тенденции вихря скорости
- •Характерные синоптические масштабы:
- •9.9.5. Уравнение дивергенции скорости
- •9.10. Поле вертикальных движений атмосферы
- •9.10.1. Классификация вертикальных движений атмосферы
- •9.10.2. Упорядоченные вертикальные движения атмосферы
- •9.10.3. Расчёт вертикальных движений атмосферы
- •9.11. Поле температуры воздуха
- •9.11.1. Температурные градиенты
- •9.11.2. Адиабатические изменения температуры воздуха
- •9.11.3. Термический ветер
- •9.11.4. Локальные изменения температуры воздуха
- •10. ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ
- •10.1. Масштабы воздушных масс
- •10.2. Очаги формирования воздушных масс
- •10.3. Географическая классификация воздушных масс
- •10.5. Трансформация воздушных масс
- •10.6. Термодинамическая классификация воздушных масс
- •10.7. Характеристики устойчивых воздушных масс
- •10.7.1. Тёплая устойчивая воздушная масса
- •10.7.2. Холодная устойчивая воздушная масса
- •10.8. Характеристики неустойчивых воздушных масс
- •10.8.1. Тёплая неустойчивая воздушная масса
- •10.8.2. Холодная неустойчивая воздушная масса
- •10.9. Оценка устойчивости воздушных масс
- •11. АТМОСФЕРНЫЕ ФРОНТЫ
- •11.1. Ориентация и размеры фронтальной поверхности
- •11.2. Классификация фронтов
- •11.2.1. Географическая классификация атмосферных фронтов
- •11.3. Перемещение фронтов
- •11.4. Профиль движущегося фронта
- •11.5. Общие характеристики фронтов
- •11.5.1. Фронты в барическом поле
- •11.5.2. Фронты в поле ветра
- •11.5.3. Фронты в поле барических тенденций
- •11.5.4. Фронты в поле температуры воздуха
- •11.5.5. Фронты в поле влажности и облачности
- •11.6. Тёплый фронт
- •11.7. Холодный фронт
- •11.7.1. Холодные фронты 1-го рода
- •11.7.2. Холодные фронты 2-го рода
- •11.7.3. Вторичные холодные фронты
- •11.8. Фронты окклюзии
- •11.8.1. Облака и осадки холодного фронта окклюзии
- •11.8.2. Облака и осадки тёплого фронта окклюзии
- •11.10. Образование и размывание атмосферных фронтов
- •11.10.3. Оценка тропосферного фронтогенеза и фронтолиза
- •11.10.4. Приземный фронтогенез и фронтолиз
- •12. ЦИКЛОНЫ И АНТИЦИКЛОНЫ УМЕРЕННЫХ ШИРОТ
- •12.1. Основные определения
- •12.1.1. Вертикальная протяжённость барических образований
- •12.1.2. Оси барических образований
- •12.1.3. Фронтальные и нефронтальные барические образования
- •Модель циклона по Ли
- •Модель циклона по Бьеркнесу и Сульбергу
- •Основные теории возникновения циклонов
- •Конвекционная теория циклонов
- •Механическая теория циклонов
- •Волновая теория циклонов
- •Дивергентная теория циклонов
- •12.2. Условия возникновения барических образований
- •12.3. Стадии развития циклонов
- •12.3.1. Начальная стадия развития циклона
- •12.3.2. Стадия молодого циклона
- •12.3.3. Стадия максимального развития циклона
- •12.3.4. Стадия окклюдирования циклона
- •12.3.5. След циклона
- •12.3.6. Серии циклонов
- •12.4. Стадии развития антициклонов
- •12.4.1. Начальная стадия развития антициклона
- •12.4.2. Стадия молодого антициклона
- •12.4.3. Стадия максимального развития антициклона
- •12.4.4. Стадия разрушения антициклона
- •12.5. Регенерация барических образований
- •12.5.1. Регенерация циклонов
- •12.5.2. Регенерация антициклонов
- •12.6. Перемещение барических образований
- •12.7. Центры действия атмосферы
- •Постоянные центры действия атмосферы:
- •Сезонные центры действия атмосферы:
- •12.7.1. Характеристика ЦДА Северо-Атлантического региона
- •Азорский антициклон
- •Исландская океаническая депрессия
- •12.7.2. Характеристика ЦДА Северной Америки
- •Канадский максимум
- •Калифорнийский минимум
- •12.7.3. Характеристика ЦДА Азиатско-Тихоокеанского региона
- •Азиатский антициклон
- •Алеутский минимум
- •Южноазиатская депрессия
- •Северотихоокеанский антициклон
- •Переходные зоны между центрами действия атмосферы
- •12.7.4. Летние синоптические процессы над Охотским морем
- •12.8. Погода в циклонах на разных стадиях развития
- •12.8.1. Погода в передней части молодого циклона
- •12.8.2. Погода в тёплом секторе молодого циклона
- •12.8.3. Погода в тыловой части молодого циклона
- •12.8.4. Погода в окклюдированном циклоне
- •12.9. Погода в антициклонах
- •12.9.1. Инверсии в антициклонах
- •12.9.2. Фронты в антициклоне
- •12.9.3. Погода в антициклоне
- •13. ВЛИЯНИЕ ОРОГРАФИИ НА АТМОСФЕРНЫЕ ПРОЦЕССЫ
- •13.1. Горные ветры
- •Бора
- •13.2. Облакообразование и осадки
- •13.3. Влияние орографии на атмосферные фронты
- •14. СТРУЙНЫЕ ТЕЧЕНИЯ
- •15. ПРОГНОЗ СИНОПТИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ
- •15.3. Прогноз эволюции барических образований
- •15.4. Прогноз возникновения новых барических образований
- •15.5. Прогноз перемещения и эволюции атмосферных фронтов
- •15.6. Расчёт давления в точках поля
- •15.6.1. Адвективный способ расчёта давления в точках поля
- •15.7. Оценка приземной прогностической карты
- •16.1. О прогнозе погоды в США и Японии
- •16.1.1. Служба погоды в США
- •16.1.2. Служба погоды в Японии
- •Примечание 1
- •Примечание 2
- •Примечание 3
- •17.1. Критерии определения объёма выборки
- •17.2. Определение свойств выборки
- •17.3. Законы распределения метеорологических величин
- •17.3.2. Нормальный закон распределения
- •17.4. Точность и достоверность оценок выборки
- •17.5. Анализ статистических характеристик
- •17.5.1. Исследование трендовой составляющей
- •17.5.3. Процентили
- •17.5.4. Приёмы аппроксимации
- •17.6.1. Выбор предикторов
- •17.6.2. Формирование обучающей выборки
- •17.6.3. Корреляционный анализ
- •17.6.5. Отбор информативных предикторов
- •17.7.1. Оценки свойств уравнений регрессии
- •17.7.2. Применение пошаговой процедуры расчета
- •17.7.3. Процедура отбора оптимальных уравнений
- •17.11. Статистическая оценка прогнозов
- •17.11.1. Количественные прогнозы
- •17.11.2. Альтернативные прогнозы
- •18.1. Прогноз температуры воздуха у поверхности Земли
- •18.1.1. Адвективные изменения температуры воздуха
- •18.1.2. Трансформационные изменения температуры воздуха
- •18.1.3. Суточный ход температуры воздуха
- •18.2. Прогноз влажности воздуха у поверхности Земли
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •АТМОСФЕРНЫЕ ФРОНТЫ
- •СТРУЙНЫЕ ТЕЧЕНИЯ
2. Метеорологическая информация |
2 |
Каждая метеорологическая станция (а их на Земном шаре насчитывается около 10 тыс. опорных, 40 тыс. обычных и 140 тыс. метеорологических постов) имеет пятизначный индексный номер, включающий номер "Большого Района" и собственно номер станции в его пределах. Границами Больших районов служат параллели и меридианы, либо государственные границы, например, Монголия имеет номер Большого района 44, Япония – № 47, Сахалинская область – № 32, Приморский край – № 31 и др.
Метеорологическая станция должна располагаться в месте, удовлетворяющем требованиям в отношении рельефа местности, близости зданий и населённых пунктов. Метеорологическая станция оборудуется стандартной для данной сети аппаратурой, с помощью которой производятся наблюдения в установленные сроки и в определённой последовательности. Типы метеорологических приборов, правила их установки, порядок наблюдений, особенности их обработки предусмотрены специальными наставлениями и руководствами.
ВРоссии метеорологические станции делятся на 3 разряда. Метеорологические станции 1 разряда, кроме круглосуточных наблюдений за погодой и обработки информации, осуществляют техническое руководство работой прикреплённых к ним метеорологических станций 2 и 3 разрядов и метеорологических постов. Кроме этого, на метеорологические станции 1 разряда возложено гидрометеорологическое обслуживание заинтересованных организаций.
Вобязанности метеорологических станций 2 разряда входят круглосуточные наблюдения за погодой и передача информации. Метеорологические стации 3 разряда производят наблюдения по сокращённой программе и в меньшее число сроков.
Полученная гидрометеорологическая информация и информация о загрязнении окружающей Среды поступает в центры её обработки и анализа – в Гидрометеорологический Центр России, Новосибирский и Хабаровский региональные метеорологические центры, другие специализированные центры. Данные анализа и расчётов распространяются по каналам связи в гидрометеорологические центры и центры по гидрометеорологии и мониторингу окружающей Среды (УГМС), где на основе этих данных готовится конечная продукция (общего пользования и специализированная).
2.1. Требования к гидрометеорологической информации
Информация о погоде, с которой работают метеорологи, может быть первичной и вторичной. Первичная информация – это информация о текущей и прошедшей погоде,
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
2. Метеорологическая информация |
3 |
получаемая непосредственно в результате метеорологических наблюдений. Вторичная информация – информация о погоде в виде сводок, синоптических карт, аэрологических диаграмм, карт облачности и др.
iПервичная информация должна отвечать следующим требованиям: гло-
бальность, трёхмерность, комплексность, синхронность, регулярность и оперативность
•Глобальность. Метеорологическая информация должна поступать в прогностические центры с прилегающих территорий, соизмеримых с размерами океанов и континентов, что определяется масштабностью и довольно быстрой перестройкой атмосферных процессов.
•Трёхмерность. Данные должны характеризовать состояние атмосферы как у Земли, так и на различных уровнях атмосферы.
•Комплексность. В состав наблюдений должен входить комплекс наблюдений за погодой – давление, температура и влажность воздуха, ветер, осадки, явления погоды. Это определяется необходимостью выявления закономерностей развития атмосферных процессов.
•Синхронность и регулярность. Станции должны быть оснащены необходимым минимумом стандартных поверенных приборов. Наблюдения должны быть проведены по однотипной программе и в единые физические моменты времени – в установленные сроки, что позволяет производить объективный их анализ, а также сбор и распространение метеорологической информации.
•Оперативность. Для оптимального использования информации в прогностической практике, она должна поступать потребителю в минимально допустимые сроки. Поэтому метеорологические подразделения должны быть оснащены совершенными средствами связи для немедленной передачи результатов наблюдений.
•Репрезентативность станции является важным требованием (наблюдения на станции должны быть характерными для данного района).
Метеорологические наблюдения включают измерения числовых значений метеорологических элементов и их колебаний, а также оценки качественных характеристик атмосферных явлений. Наблюдения непосредственно проводятся над такими элементами погоды, как атмосферное давление, температура и влажность воздуха, направление и скорость ветра, шквалы, смерчи, пыльные и песчаные бури, облачность (по количеству и
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
2. Метеорологическая информация |
4 |
формам), количество и вид выпадающих осадков, метели, грозы, видимость и явления её ухудшающие – мгла, дымка, туман и др., продолжительность солнечного сияния, температура и состояние почвы, высота и состояние снежного покрова и др.
2.2. Виды гидрометеорологической продукции
Кгидрометеорологической продукции относятся:
•Фактическая гидрометеорологическая и гелиогеофизическая информация, информация о загрязнении окружающей Среды.
•Метеорологические прогнозы (стихийных явлений гидрометеорологических явлений; температуры воздуха, осадков, облачности, явлений погоды, направления и скорости ветра у Земли).
•Речные гидрологические прогнозы (уровня и расхода воды на реках, даты наступления ледовых явлений, водности рек и др.).
•Морские гидрологические прогнозы (ледовых условий, волнения, опасных явлений
идр.).
•Агрометеорологические прогнозы (состояния озимых культур после перезимовки, запасов продуктивной влаги в метровом слое к началу весны, урожайности и др.).
•Авиационные прогнозы (погоды по аэродрому, особых явлений погоды и струйных течений для полета на больших и малых высотах, направления и скорости ветра на больших и малых высотах и др.).
•Гелиогеофизические прогнозы (вспышек на Солнце, геомагнитных бурь, уровня загрязнения околоземного космического пространства и др.).
•Режимно-справочная информация: режимно-справочные банки данных, включающих метеорологическую, аэрологическую, гидрологическую, океанографическую, морскую аэрометеорологическую, агрометеорологическую, синоптическую, актинометрическую, радиолокационную и др. виды информации; Государственный водный кадастр (систематизированный фонд данных о водных ресурсах, режиме, качестве и использовании вод, кадастр лавин).
•Продукция специализированных служб, к которым относятся служба предупреждения цунами (с тремя региональными центрами – во Владивостоке, Южно-Сахалинске и Петропавловске-Камчатском), противолавинная служба, гелиогеофизическая служба, служба мониторинга загрязнения окружающей Среды.
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
2. Метеорологическая информация |
5 |
2.3. Потребители гидрометеорологической информации:
•Население через средства массовой информации;
•Федеральные органы законодательной и исполнительной власти;
•Вооружённые силы;
•Гражданская авиация;
•Органы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций;
•Транспорт (морской и речной железнодорожный и автомобильный);
•Сельское хозяйство;
•Топливно-энергетический комплекс;
•Строительство;
•Органы природно-ресурсного комплекса;
•Коммунальное хозяйство и другие структуры различных форм собственности. Потребители обеспечиваются данными регулярных наблюдений на станциях и по-
стах, всеми видами прогнозов, в том числе, предупреждениями о стихийных явлениях и экстремально высоком загрязнении окружающей Среды, многолетними гидрометеорологическими данными, оценками последствий изменения климата для отраслей экономики, данными гидрометеорологической экспертизы проектно-изыскательских работ.
iОсновой гидрометеорологического обеспечения различных потребителей
являются данные наблюдений за различными элементами и явлениями погоды в атмосфере
Гидрометеорологические данные получают из всех доступных районов Земли и всеми возможными способами – с наземных и морских метеорологических станций и постов, с помощью самолётов, шаров-пилотов и шаров-зондов, радиозондов, метеорологических ракет и искусственных спутников Земли. На каждой метеорологической станции в строго определённые сроки метеорологи-наблюдатели измеряют температуру, влажность воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра, определяют вид и количество осадков, фиксируют наличие метеорологических явлений, форму и количество облаков, оценивают высоту их нижней границы, горизонтальную дальность видимости.
2.4. Кодирование гидрометеорологической информации
Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии
