Визначення погоди

Погодою називають фізичний стан атмосфери в конкретний проміжок часу, що визначається сукупністю атмосферних явищ у конкретному районі.

Атмосферні явища – це фізичні процеси в атмосфері, що супроводжуються значною якісною зміною її стану. Прикладами атмосферних явищ можуть бути: туман, серпанок, імла, вітер, хуртовина, ожеледь, гроза, шквал, смерч, хмари, опади, дощ, сніг та багато інших.

Синоптичними об'єктами називаються великомасштабні атмосферні об'єкти, у яких спостерігаються різні, їм характерні метеорологічні умови. Такі об'єкти досить легко виявляються при аналізі приземних карт погоди. До основних синоптичних об'єктів відносяться повітряні маси, атмосферні фронти і баричні системи

Cукупність взаємопов’язаних синоптичних об'єктів над конкретною територією, яка визначає стан погоди та атмосферних умов в даному районі називають cиноптичне становище. Прогноз синоптичного становища - це перший етап прогнозу погоди в цілому, він охоплює крупно масштабні процеси та є основою для цього прогнозу. Значення прогнозу синоптичного становища очевидно. Кожному із синоптичних об’єктів відповідає свій характер погоди, тому, під час розробки прогнозу синоптичного становища та його змін, прогнозується загальний характер погоди у тому чи іншому районі.

Прогноз синоптичного становища полягає у прогнозуванні переміщення і еволюції повітряних мас, атмосферних фронтів, циклонічних та антициклонічних утворювань.

2.Типи повітряних мас та їх характеристика.

Повітряні маси – це відносно однорідні за умовами погоди маси повітря, що за своїми просторовими розмірами сумірні з більшою частиною площі материків та океанів і переміщуються за течіями загальної циркуляції атмосфери.

Повітряні маси класифікуються за географічними та термодинамічними ознаками.

По географічному положенню вогнищ формування повітряні маси підрозділяються на:

- арктичні (антарктичні) повітряні маси, що формуються в арктичних (антарктичних) широтах;

- полярні повітряні маси (повітряні маси помірних широт), що формуються в помірних та субполярних широтах;

- тропічні повітряні маси, що формуються в тропічних та субтропічних широтах;

- морські (континентальні) повітряні маси, що тривалий час перебувають над океаном чи морем (континентом).

У процесі переміщення під впливом підстильної поверхні властивості повітряних мас міняються (повітряна маса трансформується) і в новому географічному районі перетворюються в повітряні маси іншого типу.

Найбільш важливою для льотного складу є термодинамічна класифікація повітряних мас, відповідно до якої вони підрозділяються на теплі, холодні, місцеві, стійкі і нестійкі.

До теплих повітряних мас відносяться такі маси, що рухаються в більш холодне середовище, приносять потепління, а самі прохолоджуються.

До холодних повітряних мас відносяться маси, що рухаються в більш тепле середовище, приносять похолодання, а самі нагріваються.

До місцевих повітряних мас відносяться повітряні маси, що знаходяться в районі, у якому вони формуються. Місцева повітряна маса при своєму русі з району може стати теплою чи холодною у залежності від того, у який район вона зміщується – у більш холодний чи в більш теплий.

Стійкою називається така повітряна маса, у якій не має умов для розвитку вертикальних рухів повітря. Вона відрізняється невеликими значеннями вертикального градієнту температури в нижніх шарах атмосфери. У ній часто утворюються шари інверсії і ізотермії. Стійкими звичайно є теплі повітряні маси. Свою стійкість вони здобувають у двох випадках. По-перше, якщо повітря малорухоме, а земля під ним прохолоджується (радіаційний процес). Такі умови виникають в областях високого тиску в нічні часи і в холодний період року. По-друге, якщо тепле повітря рухається над холодною підстильною поверхнею (адвективний процес).

У стійких повітряних масах у холодний період року утворюються великі поля шаруватих і шарувато-купчастих хмар, серпанків і туманів, особливо при значній вологості повітря.

У теплий час року для стійкої повітряної маси в денні часи характерна малохмарна погода. Вночі і ранком при значній вологості утворюються серпанки, тумани, низька шарувата хмарність, що розсіюються через 1-2 години після сходу сонця.

Таким чином, у стійкій повітряній масі в холодний період року та у ранковий час у теплий період року звичайно спостерігаються складні метеорологічні умови. Іноді ці умови нижче мінімумів погоди льотчиків і не дозволяють виконувати зліт і посадку. У денний час в теплий період року переважають прості метеорологічні умови.

Маються відмінності метеорологічних умов стійких повітряних мас радіаційного і адвективного процесів. При радіаційному процесі метеорологічні умови піддаються добовому ходу, обумовленому змінами температури, вологості та інших метеорологічних величин. При адвективному процесі, особливо в холодний час року, добовий хід метеорологічних величин незначний, тому складні метеорологічні умови можуть зберігатися більший час без істотного поліпшення. Крім того, складні метеорологічні умови при адвективному процесі можуть закрити район аеродрому і польотів у будь-який час доби. Необхідно мати на увазі, що в стійких повітряних масах найбільш складні метеорологічні умови спостерігаються в самому нижньому шарі атмосфери висотою до 1000-1500 м.

Нестійкою називається така повітряна маса, у якій маються сприятливі умови для розвитку вертикальних рухів повітря. Нестійкими звичайно є холодні повітряні маси. Нестійкість вони здобувають у двох випадках: коли повітря влітку в денні часи малорухоме, а земля під ним прогрівається (інсоляційний процес), і коли холодне повітря переміщується над теплою підстильною поверхнею (адвективний процес).

У нестійкій повітряній масі, особливо в теплий період року, утворюються потужні купчасті і купчасто-дощові хмари великої вертикальної потужності зі зливовими опадами і грозами. Над сушею нестійкість повітряної маси в теплий час року частіше виявляється вдень у після полуденні часи, а над морем уночі.

У холодний період року нестійкість повітряної маси виявляється значно слабкіше. Розвиток потужних купчастих і купчасто-дощових хмар, випадання зливових опадів, звичайно у виді сніжних зарядів, є більш типовим для акваторій океанів і морських узбереж і в меншій мірі для внутрішніх континентальних областей.

Таким чином, в нестійкій повітряній масі особливо в денні часи і в теплий період року, спостерігаються небезпечні явища погоди.

Різниця в метеорологічних умовах нестійких повітряних мас інсоляційного та адвективного процесів спостерігається в наступному. Небезпечні явища погоди нестійкої повітряної маси інсоляційного процесу мають добре виражений добовий хід з максимальним розвитком грозової діяльності в середині дня та затуханням її в вечірні і нічні часи, характеризуються більшою протяжністю і вертикальною потужністю хмарності в порівнянні з нестійкою повітряною масою адвективного процесу.

В кожному конкретному випадку метеорологічні умови в різних повітряних масах визначаються їх вологістю, географічним районом, часом року та доби.

3. Атмосферний фронт – це перехідна зона між двома повітряними масами різних фізичних властивостей, що характеризується великими градієнтами метеорологічних величин. Ця перехідна зона, яку ще називають фронтальною зоною чи поверхнею, являє собою зону фронту в тропосфері, завширшки в кілька десятків кілометрів по горизонталі і завтовшки в кілька сот метрів по вертикалі. У фронтальних зонах спостерігається різка зміна температури, тиску, вологості, напрямку і швидкості вітру. Вони завжди нахилені відносно горизонтальної поверхні в сторону холодного повітря. Лінія перетину фронтальної зони з земною чи іншою (наприклад, баричною) поверхнею називається лінією фронту. На карті погоди лінія фронту умовно відображає атмосферний фронт.

Атмосферні фронти, що розділяють основні географічні типи повітряних мас, називаються основними (головними) чи тропосферними фронтами. Вони мають велику горизонтальну протяжність, поширюючись на всю або більшу частину тропосфери. Розрізняють наступні основні фронти:

- арктичний фронт – фронт, що розділяє арктичні та полярні повітряні маси;

- полярний фронт (фронт помірних широт) – фронт, що розділяє полярні та тропічні повітряні маси;

- внутрішньотропічна зона конвергенції – при екваторіальна зона висхідних конвективних рухів, зумовлених конвергенцією повітряних течій у північній і південній півкулях.

Крім того в граничному шарі тропосфери розрізняють вторинні фронти, що виникають усередині однієї і тієї ж нестійкої повітряної маси з великими контрастами температури. Ці фронти мають невелику горизонтальну і вертикальну протяжність та малий час існування.

Основні фронти, маючи велику вертикальну і горизонтальну протяжність (кілька тисяч км), складаються із ділянок різної активності з різними умовами погоди, які, крім того, можуть рухатися в різних напрямках.

Різні ділянки основних фронтів у залежності від напрямку руху підрозділяються на теплі і холодні фронти.

4. Теплий фронт.

Ділянки основних фронтів, що переміщуються у бік холодної повітряної маси, називаються теплими фронтами. В них тепле повітря, що притікає до фронту, має більшу швидкість, чим відступаюче холодне повітря. Отже, звичайна система теплого фронту утворюється за рахунок повільного, упорядкованого підйому теплого повітря по клину холодного (рис. 1.1а,б).

Метеорологічні умови в зоні теплого фронту визначає могутня система шаруватої хмарності всіх ярусів з облоговими опадами, ширина яких може досягати 300-400 км. При цьому більш могутня хмарність спостерігається в приземній лінії фронту і особливо на його ділянці, розташованій поблизу центра циклону. В міру віддалення уздовж фронту від центра циклону на периферію і у напрямку холодного повітря вертикальна потужність хмарності зменшується.

Польоти в зоні теплого фронту ускладнюються:

- великою горизонтальною і вертикальною довжиною хмарності, малою висотою її нижньої межі;

- обмеженою видимістю в зоні облогових опадів;

- обмерзанням літаків і вертольотів в опадах і хмарах у діапазоні температур від 0⁰ до –20⁰С, особливо небезпечним у переохолодженому дощі шириною
100-200 км перед лінією фронту;

- статичною електризацією літаків при польоті в шарувато-дощових і високошаруватих хмарах.

Улітку на теплих фронтах іноді утворюються купчасто-дощові хмари зі зливовими опадами і грозами (рис.1.1,а). У цьому випадку політ в хмарах теплого фронту небезпечний, тому що можливе несподіване влучення в купчасто-дощові хмари, замасковані шарувато-дощовими.

Середня швидкість переміщення теплих фронтів складає 25-35 км/г.

Рис. 1.1а. Теплий фронт (зима)

Рис. 1.1б. Теплий фронт (літо)

5. Холодні фронти

Ділянки основного фронту, що переміщуються у бік теплої повітряної маси, називаються холодними фронтами. У них холодне повітря, що притікає до фронту, рухається швидше, ніж тепле, відступаюче перед фронтом.

У залежності від швидкості переміщення, а також метеорологічних умов у зоні фронту розрізняють холодні фронти 1-го і 2-го роду, а також вторинні холодні фронти.

Холодний фронт 1-го роду – фронт, що повільно рухається (швидкість його не перевищує 45 км/г). Хмарна система фронту утворюється за рахунок повільного підйому теплого повітря по клину холодного повітря. Тому вона розташовується в основному за лінією фронту і нагадує дзеркальне відображення системи теплого фронту, але має трохи меншу горизонтальну і вертикальну протяжність. Перисті і перисто-шаруваті хмари часто відсутні (рис. 1.2.).

Умови польотів у хмарній системі цього фронту аналогічні умовам, що спостерігаються на теплому фронті. Однак через менші просторові розміри хмарного масиву затрачається менше часу на його прибивання. Ширина зони облогових опадів складає 150-200 км. Температура в хмарах звичайно нижче, ніж на теплому фронті, тому обмерзання через меншу водність хмар менш інтенсивне. Зона випадання переохолоджених опадів трохи менша, ніж на теплому фронті. У холодний час року відзначаються випадки, коли виникають зони інтенсивної електризації, у яких напруженість електричного поля має таку величину, що проліт через неї літака викликає розряд хмарної електрики. Розряд, як правило, відбувається через літак.

У теплий час року поблизу фронту розвиваються купчасто-дощові хмари зі зливовими опадами і грозами, які необхідно обходити в польоті.

Холодний фронт 2-го роду – це швидкорухомий фронт (швидкість його звичайно більше 45 км/г). У нижній його частині поблизу фронтальної поверхні (від землі до 1,5-2 км) відбувається інтенсивне витиснення повітря, при нестійкому стані якого утворюється зона купчасто-дощової хмарності з верхньою межею до 8-10 км і більше (рис. 1.3.). Узимку поблизу лінії холодного фронту 2-го роду утворюються купчасто-дощові хмари, верхня межа яких не перевищує 4-5 км. При цьому спостерігаються сильні снігопади з різким погіршенням видимості. Польоти в зоні холодного фронту 2-го роду дуже складні і небезпечні, тому що купчасто-дощові хмари розташовуються уздовж фронту на кілька сотень кілометрів суцільною грядою, ширина якої може досягати 50-150 км. З хмар по обидві сторони від лінії фронту випадають інтенсивні зливові опади. У літню пору на фронті звичайно спостерігаються грози, шквали, а іноді і смерчі, у хмарах і поблизу їх – сильна бовтанка, а в зоні від’ємних температур – інтенсивне обмерзання. У холодному повітрі за фронтом розвивається купчаста і потужна купчаста хмарність, що переходить надалі в купчасто-дощову. Утворення вузької зони купчасто-дощових хмар зв`язане із вторинними (приземними) холодними фронтами, що характеризуються короткочасними інтенсивними опадами у виді зарядів.

Рис. 1.2. Холодний фронт 1-го роду

Рис.1.3. Холодний фронт 2-го роду

6. Фронти оклюзії

Фронти оклюзії – це складні фронти, утворені в результаті змикання теплого і холодного фронтів, що мають різні швидкості переміщення. При цьому холодний фронт, що має велику швидкість, у деякий момент доганяє теплий, і відбувається їхнє злиття.

У системі фронту оклюзії взаємодіють три повітряні маси, з яких тепло витісняється вверх і не взаємодіє з поверхнею землі. У залежності від температури холодного повітря перед фронтом і за ним розрізняють теплі і холодні фронти оклюзії.

Система хмар і опадів теплого фронту оклюзії близька до системи теплого фронту, особливо в холодний час року. У теплий час року на холодній ділянці фронту утворюються купчасто-дощові хмари (рис. 1.4).

Холодні фронти оклюзії типові для теплого півріччя і їхня хмарна система має подібність із хмарними системами холодних фронтів (рис. 1.5).

При аналізі і оцінці метеорологічних умов у зонах атмосферних фронтів необхідно мати на увазі те, що в кожному конкретному випадку вони залежать від типу фронту, його відстані від центра циклону, часу доби і року, конкретного географічного району. При цьому метеорологічні умови можуть значно відрізнятися від розглянутих вище класичних схем атмосферних фронтів.

Рис. 1.4. Теплий фронт оклюзії

Рис. 1.5. Холодний фронт оклюзії

7. Баричні систем та особливості метеорологічних умов в них.

Баричними системами(утвореннями) називаються великомасштабні області з певним розподілом атмосферного тиску і характерною системою вітрів. Вони добре виявляються на приземних картах погоди при проведенні ізобар.

У залежності від конфігурації ізобар і характеру вітру розрізняють наступні види баричних систем: циклони, улоговини, антициклони, гребені і сідловини (рис. 1.6).

Циклони (Н) – області зниженого тиску, обкреслені замкнутими ізобарами, з мінімальним тиском у центрі. Повітря в циклоні переміщується проти годинникової стрілки (в північній півкулі), відхиляючись від напрямку ізобар до центра циклону. У зв'язку з цим у циклоні повітря притікає до центра, що приводить до появи висхідних рухів і є основним погодоутворюючим фактором.

У помірних широтах більшість циклонів утворюється на малорухомих основних фронтах. У своєму розвитку циклони проходять чотири стадії: хвилі, молодого циклону, максимального розвитку і заповнення. На тому самому фронті може послідовно виникнути декілька циклонів, які слідують один за другим (серія циклонів). Циклони переміщуються уздовж фронту, а сам фронт поступово відтискується холодним повітрям на південь. Траєкторія переміщення кожного наступного циклону в серії розташовується південніше траєкторії попереднього циклону. При цьому циклони в серії знаходяться на послідовних стадіях розвитку: перший може знаходитися в стадії заповнення, а останній – у стадії хвилі (рис. 1.7). Між окремими циклонами серії спостерігаються області підвищеного тиску (гребені), а замикає серію звичайно великий антициклон.

Метеорологічні умови в циклоні залежать від стадії його розвитку, а також визначаються низкою інших факторів. У розвитому циклоні вони відрізняються великою розмаїтістю. Відповідно до однорідності погоди площу циклону можна умовно розділити на 4 частини: центральну, передню, тилову і теплий сектор (рис. 4.8). Метеорологічні умови в циклоні показані на рис. 4.9.

У центральній частині циклону діаметром 800-1000 км спостерігаються самі складні метеорологічні умови. Тут спостерігається низька хмарність великої вертикальної потужності. Верхня межа хмар може досягати тропопаузи. З хмар випадають опади, що сильно погіршують видимість. Влітку в центральній частині циклону утворюються купчасто-дощові хмари зі зливами і грозами. Складні метеорологічні умови в цій частині циклону обумовлені наявністю теплого і холодного фронтів, а при максимальному розвитку циклону – і фронту оклюзії.

Метеорологічні умови в передній частині обумовлені впливом теплого фронту.

У тиловій частині циклону метеорологічні умови визначаються холодним фронтом і вторинними фронтами.

У теплому секторі циклону погода обумовлена теплою повітряною масою, що звичайно знаходиться в стійкому стані і має внутрішньо масовий характер.

Улоговини - області, обмежені витягнутими від центра циклону до його периферії ізобарами. Погода в улоговинах носить циклонічний характер: найчастіше вона хмарна, що супроводжується опадами. При цьому хмарність звичайно фронтальна. У теплий час року в улоговині при відсутності вираженого фронту ранком спостерігається малохмарна погода, а вдень розвивається грозова діяльність.

Антициклони (В) – області підвищеного тиску, обкреслені замкнутими ізобарами, з максимальним тиском у центрі. В антициклоні повітря переміщається навколо центра за годинниковою стрілкою (в північній півкулі), відхиляючись від напрямку ізобар до периферії. Отже, повітря відтікає від центра антициклону на його периферію. За рахунок цього в центральній частині антициклону виникають спадні рухи повітря, що і визначає погодні умови в ньому.

Виникнення і розвиток антициклонів тісно зв'язано з розвитком циклонів. Практично це єдиний процес: в одному районі створюється дефіцит маси, в іншому – надлишок.

Розрізняють не фронтальні і фронтальні антициклони.

Фронтальні антициклони, у свою чергу, поділяються на проміжні, виникаючі в баричних гребенях між сусідніми циклонами одного сімейства, і заключні, що утворюються за холодним фронтом у тилу останнього циклону даного сімейства. Фронтальні антициклони виникають у поверхні землі під входом висотної фронтальної зони (ВФЗ) у холодному повітрі недалеко від лінії фронту. В процесі розвитку антициклону замкнута антициклонічна циркуляція поступово поширюється вгору.

1.6. Баричні системи

1.7. Серія циклонів

1.8. Умовні частини циклону з однорідною погодою

Цикл життя антициклону прийнято розділяти на чотири стадії: стадія виникнення, молодий антициклон, антициклон у стадії максимального розвитку, стадія руйнування.

У перших двох стадіях антициклон у землі має вид відрога, що виник у тилу циклона за холодним фронтом під входом ВФЗ на циклонічній стороні струминної течії (ліворуч від осі СТ). На висотах йому відповідає баричний гребінь, зміщений щодо приземного центра убік найбільш теплої повітряної маси. Антициклон у цих стадіях є низьким баричним утворенням. Область росту тиску у землі охоплює центральну і передню частини антициклону.

У стадії максимального розвитку антициклон у поверхні землі окреслюється декількома замкнутими ізобарами. Гребінь тепла розташовується ближче до приземного центра антициклону, що знаходиться поблизу осі струминної течії.

Для антициклону, що руйнується, характерне падіння тиску у землі в центральній і передній частинах. Він стає високим теплим баричним утворенням.

Рис. 1.9. Метеорологічні умови в циклоні:

а – карта погоди; б – вертикальний розріз

У зв'язку зі спадними рухами повітря фронти в антициклонах не одержують розвитку, тому умови погоди в них визначаються переважно властивостями повітряних мас, їх взаємодією з підстильною поверхнею.

В центральних частинах антициклонів при незначній водності повітряної маси протягом довгого часу може спостерігатися безхмарна або малохмарна погода. При достатній водності вночі і ранком утворюються радіаційні тумани. В денні часи літом при сильному прогріві розвивається купчаста хмарність невеликої вертикальної потужності, тому що її поширенню нагору перешкоджає шар інверсії і спадний рух повітря. Якщо антициклон формується у вологій повітряній масі (звичайно на початку осені над Атлантикою), то для нього характерна суцільна підінверсійна шарувато-купчаста хмарність невеликої вертикальної потужності. Узимку для антициклону характерна малохмарна погода з радіаційними туманами, що можуть зберігатися тривалий час. На окраїнах антициклонів умови погоди подібні з умовами погоди секторів сусідніх циклонів, що примикають.

Гребені – області, обмежені витягнутими від центра антициклону до його периферії ізобарами. Метеорологічні умови в гребенях аналогічні антициклонічним.

Сідловини –це області, розташовані між двома навхрест лежачими циклонами і двома антициклонами. Метеоумови в сідловинах можуть носити, як циклонічний так і антициклонічний характер.

8. Синоптична карта і прогноз погоди.

. Картами погоди (синоптичними картами) називаються географічні карти, на які цифрами та умовними позначками нанесено дані результатів одночасних спостережень метеорологічних величин у визначених пунктах території і у зазначені строки спостережень.

Карти погоди дозволяють аналізувати умови погоди в єдиний момент часу над будь-яким районом земної поверхні і виявляти закономірності просторового розподілу метеорологічних параметрів, а співставляючи послідовні за часом карти погоди, можна встановити також закономірності зміни погоди у часі. Ці закономірності потім використовуються для розробки прогнозів погоди.

За змістом карти погоди поділяються на три види:

- приземні, що поділяються на основні та кільцеві (мікрокільцеві);

- висотні (аерологічні або карти баричної топографії);

- допоміжні.

Приземні карти погоди – це карти погоди, на які нанесено дані одночасних приземних метеорологічних спостережень у зазначені, погоджені строки спостережень. Вони дозволяють визначити загальний характер синоптичних процесів, які обумовлюють погоду, а при зіставленні декількох карт за послідовні терміни – тенденції розвитку цих процесів і зміни метеорологічних умов у необхідному нам районі.

Основна приземна карта погоди – карта, на яку нанесено дані приземних спостережень, що дає змогу водночас оглядати атмосферні процеси протяжністю у декілька тисяч кілометрів.

Кільцева карта – це карта обмеженої території, складена за даними густої мережі метеостанцій, що оточує “кільцем” пункт, для якого карта складена.

Залежно від площі земної поверхні, на якій освітлюється погода, розрізняють декілька видів фактичних приземних карт погоди.

Синоптичні карти Північної півкулі використовуються для аналізу синоптичних процесів на території півкулі, а також для аналізу й оцінки метеорологічних умов на маршрутах великої протяжності. Ці карти складаються два рази на добу за даними спостережень в 00 і 12 годин Міжнародного скоординованого часу (МСЧ). У практичній роботі метеопідрозділів авіації Збройних Сил України використовуються досить рідко.

Основні синоптичні карти охоплюють територію частини континентів і океанів. Вони використовуються для аналізу синоптичних процесів при розробці прогнозів погоди на 24–36 годин при оцінці метеорологічних умов на маршрутах великої протяжності. Ці карти складаються чотири рази на добу за головні терміни спостереження (00, 06, 12, 18 годин МСЧ).

Кільцеві карти погоди охоплюють територію декількох адміністративних районів. Вони використовуються для детального аналізу й оцінки метеорологічних умов на маршрутах і в районі польотів, розробки прогнозів небезпечних явищ погоди й уточнення прогнозів погоди на 6–12 годин. Ці карти складаються вісім разів на добу за результатами спостережень у 00, 03, 06, …, 18 і 21 годину МСЧ.

Мікрокільцеві карти погоди (щогодинні карти фактичної погоди аеродромів) охоплюють територію базування. Вони використовуються для докладного аналізу й оцінки фактичного стану погоди в районі аеродрому базування, запасних аеродромів і у районі польотів.

Загальні методичні рекомендації

Матеріальне забезпечення

1.мультимедійний проектор за темою

Рекомендована література

1.Загальна і синоптична метеорологія м. Москва 1980.

2.Авіаційна метеорологія. м. Москва 1996.

Дата добавления: 2014-01-07