<<
>>

§ 14. Метеорологические элементы


Общие сведения об атмосфере. Основные задачи метеорологии — изучение процессов изменения метеорологических элементов и явлений в пространстве и во времени, раскрытие физической сущности и закономерностей таких процессов, а также разработка способов прогнозов (предсказаний) изменений погоды.

За условную границу окружающей Землю газовой оболочки — атмосферы — принимается высота 1 тыс. 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. д.) 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 0,5° С 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 колебания температуры воды,— 1,5—2° С. Наивысшая температура над морем наблюдается в среднем в 12 ч 30 мин. С увеличением широты суточный ход температуры воздуха уменьшается. В летние месяцы и ясные дни он больше, чем в зимние месяцы и в пасмурные дни.

Полушарие

Месяц


0

10

20

Северное

Январь

+ 26,4

+ 25,8

+ 21,8


Июль

+ 25,6

+ 26,9

+ 28,0

Южное

Январь

+ 26,4

+ 26,3

+ 25,4


Июль

+ 25,6

+ 23,9

+ 20,0





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. 4 приведено распределение средних температур по параллелям.
Температуру воздуха на судах измеряют с помощью обычных ртутных термометров, имеющих специальные оправы для защиты их от осадков и воздействия прямых солнечных лучей. Непрерывная регистрация температуры воздуха осуществляется термографом (рис.
43). Чувствительным элементом этого прибора является биметаллическая пластинка /, один конец которой закреплен в кронштейне, а другой через систему рычагов соединен со стрелкой, несущей на своем конце перо 2. Перо касается бумажной ленты, укрепленной на барабане 3, вращающемся от часового механизма вокруг своей оси. Биметаллическая пластинка изгибается пропорционально величине изменения температуры, а связанное с ней перо воспроизводит на вращающейся ленте линию хода температуры воздуха.
Влажность воздуха. Абсолютной влажностью q называется масса в граммах водяного пара, содержащаяся в 1 м3 воздуха. Количество водяного пара в воздухе чаще выражают величиной его упругости е, выраженной в Па,
е = 0,0008 (t — t') р,              (28)
где t — температура по сухому термометру, °С;
? — температура по влажному термометру, °С;
р — атмосферное давление, Па.
Наибольшая абсолютная влажность наблюдается при наибольшей температуре воздуха: после полудня, в самые теплые месяцы, в наиболее теплых морях.
Воздух с максимально возможным при данной температуре содержанием пара называется насыщенным. Температура, при которой в воздухе с заданной абсолютной влажностью наступит насыщение, называется точкой росы. Разность между упругостью насыщающих паров, содержащихся при данной температуре ‘в воздухе и абсолютной влажностью, называется недостатком (дефицитом) насыщения.
Относительной влажностью г называется отношение упругости водяного пара, содержащегося в воздухе (абсолютная влажность),
Таблица 4
Широта, °

30

40

50

60

70

80

90

+ 14,5

+ 5,0

-7,1

- 16,1

-26,3

-32,2

— 41,0

+ 27,3

+ 24,0

+ 18,1

+ 14,1

+ 7,3

+ 2,0

- 1,0

+ 21,9

+ 15,6

+ 8,1

+ 2,1

+ 3,5

- 10,8

- 15,5

+ 14,7

+ 9,0

+ 3,4

— 9,1

+ 23,0

-39,5

-48,0





к упругости водяного пара, насыщающего воздух при данной температуре, т. е.
г = 100 lt;?/?,              (29)
где Е — давление упругости пара.
С изменением широты относительная влажность меняется незначительно. Суточный и годовой ход относительной влажности обычно противоположен суточному и годовому ходу температуры воздуха. Над морями относительная влажность практически постоянна (80%).
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 аспи- рационного психрометра (рис. 44), состоящего из двух одинаковых ртутных термометров Т, резервуары Р которых находятся в специальных трубках, соединяющихся с центральной трубкой Ц аспиратора а. Пружинный завод аспиратора позволяет его вентилятору протягивать воздух через центральную трубу так, что во время изме7 рения резервуары обоих термометров постоянно омываются потоком наружного воздуха.
Резервуар правого термометра аспирационного психрометра должен быть обернут батистом, который перед наблюдением смачивают

дистиллированной водой с помощью прилагаемой к прибору пипетки. К прибору прилагается номограмма для определения относительной влажности; пользование такой номограммой подробно изложено в заводской инструкции прибора.
Значения температур сухого и смоченного термометров прибора позволяют с помощью специальных Психрометрических таблиц определить q и г, а также точку росы т.
Для определения параметров влажного воздуха могут быть использованы также диаграммы (г — 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 влажности воздуха и через систему рычагов приводят в движение индикаторную стрелку с пером. Развертывание показаний прибора во времени осуществляется с помощью часового механизма и барабана, устройство которого аналогично устройству такового у вышеописанного термографа.
Облака. Скопление мельчайших капель или кристаллов льда в высоких слоях атмосферы приводит к появлению облаков. В суточном ходе облачности летом наблюдается 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 группы: нижнего (высота ниж^ км), среднего (высота 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 покрыто облаками. Например, над Белым морем среднее годовое значение облачности равно 0,8 балла, в Асуане — 0,5 балла.
Осадки. Различают осадки, выпадающие из облаков (дождь, снег, ледяной дождь, снежная крупа, ледяная.крупа, град, снежные зерна) и выделяющиеся из поверхности Земли и предметов (роса, иней, изморозь, жидкий налет, гололед). Количество осадков выражается толщиной слоя воды, покрывающего земную поверхность при выпадении осадков, и измеряется в миллиметрах. 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, называется видимостью. Видимость зависит от прозрачности атмосферы, возрастающей с увеличением широты. Для оценки видимости пользуются специальной шкалой. Так, шкала горизонтальной видимости приведена в МТ.
Туманы. Скопление продуктов конденсации (процесса превращения пара в воду) водяного пара в слоях воздуха, близких к поверх
ности Земли, называют туманами. Различают следующие виды туманов: дымка — размер капель 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. Давление, создаваемое массой воздуха, называют атмосферным. Нормальное давление воздуха уравновешивает столб ртути в 760 мм на уровне моря и в широте 45° при температуре 0° С. Часто атмосферное давление выражают в паскалях: мм рт. ст. = 133,322 Па. Шкалы перевода миллиметров атмосферного давления в миллибары и миллибаров в миллиметры приводятся в МТ.
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 их падения называется барическим градиентом. Тип падения или повышения давления характеризуется системами расположения изобар. Такие системы определяют формы барического рельефа.
Атмосферное давление на судах измеряют барометром-анероидом (рис. 45), чувствительным элементом которого является герметическая тонкостенная металлическая коробка, из которой откачан практически весь воздух. Такая «барометрическая» коробка сжимается либо расширяется («дышит») с изменением атмосферного давления, а ее деформация через систему рычагов фиксируется на специальной шкале с помощью индикаторной стрелки. Правила исправлений показаний барометра-анероида и необходимые для этого таблицы при-

Рис. 46. Направление истинного ветра Рис. 45. Анероид              на              судне





ведены в прилагаемой к прибору заводской инструкции.
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, называют ветром. Ветер характеризуется направлением и скоростью. На экваторе направление ветра совпадает с барическим градиентом; воздух здесь перемещается от центров высокого давления к центрам низкого давления. Однако к северу и к югу от экватора вследствие влияния силы Корио- лиса и центробежной силы ветер отклоняется от направления градиента вправо в северном и влево в южном полушариях. Таким об-
б.удет иметь низкое давленке-слева. соответствея1Ш.-В-юж.ц.ом^долу- цхадилл^хдрява-
Скорость ветра зависит от величины барического градиента. Для ее оценки пользуются специальной шкалой Бофорта, которая приведена в MT.
На движущемся судне наблюдается кажущийся ветер. Определение направления истинного ветра показано на рис. 46, где V — ветер скорости судна, м/с; W — вектор кажущегося ветра, откладываемый в сторону, противоположную направлению этого ветра, м/с; U — вектор скорости истинного ветра, направление которого противоположно направлению действительного ветра, м/с.
Скорость ветра на судах измеряется с помощью ручного анемометра (рис. 47). Количество оборотов крестовины с четырьмя полушариями за 1 с позволяет определить скорость ветра, в м/с, с помощью специальной шкалы, прилагаемой к прибору.
В суточном ходе скорость ветра с утра возрастает, к вечеру — ослабевает.
В малых и реже в умеренных широтах преимущественно в теплое время года наблюдаются смерчи — вихри большой разрушительной силы с диаметром до 100 м, высотой от 100 до 1000 м, скоростью вращательного движения до 100 м/с и скоростью поступательного
движения до 30—40 км/ч. Продолжительность смерча от нескольких минут до 3—4 ч.
Очень опасно резкое увеличение ветра от штиля до значительной величины. Такой ветер называется шквалом.
Пассаты — постоянные ветры, дующие в экваториальной зоне по обе стороны экватора до широты 30°. В северном полушарии направление пассатов от северо-востока, в южном — от юго-востока; скорость 6—8 м/с (4 балла). Области пассатов у термического экватора разделены полосой затишья. Эти районы характеризуются в основном ясной погодой и малым количеством осадков.
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, а ночью — с суши на море.
Бора — холодный ветер ураганной силы от северо-востока, спускающийся из охлажденных мест вдоль крутых склонов к морю. Наблюдается, например, в Цемесской бухте (порт Новороссийск), у северных берегов Адриатического моря и в ряде других мест.
Фен — теплый сухой воздух, дующий с гор.
Сведения о ветрах на морях приводятся на ежемесячных гидрометеорологических картах и в морских атласах.
<< | >>
Источник: Ермолаев Г.Г., Зотеев Е.С.. Основы морского судовождения. 1988

Еще по теме § 14. Метеорологические элементы:

  1. 2. Чрезвычайные ситуации метеорологического характера
  2. 3.3. ЧC метеорологического характера
  3. 2.2. Метеорологические нагрузки на сооружения
  4. 2.1. Метеорологические факторы теплового режима зданий
  5. 1.3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ЧЕЛОВЕКА
  6. 2.5. Метеорологические условия производства строительно-монтажных работ
  7. Б. Онтологические элементы
  8. ЭЛЕМЕНТЫ УНИВЕРСАЛЬНОГО ИСЧИСЛЕНИЯ
  9. ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ
  10. Граничные элементы классификации
  11. Внесюжетные элементы
  12. Сюжетные элементы