Погода и ее предсказание
Погода и ее предсказание
Метеорологические наблюдения, проводимые в туристском походе, позволяют ориентироваться в характере погоды и предвидеть ее изменения в ближайшие часы; занесенные в специальный журнал, эти наблюдения отражают условия, в которых протекал поход, и, кроме того, могут быть использованы для характеристики микроклимата района.
Известно, что климатические условия какого-либо района не однородны на всей его территории. В зависимости от рельефа, экспозиции, состояния поверхности почвы, характера растительного покрова и других причин в отдельных местах могут создаваться особые условия, отличные от общих климатических условий данной местности. Так, например, в долинах днем наблюдаются более высокие, а ночью более низкие температуры, чем на возвышенностях. Наибольшее количество тепла и света получают южные склоны, поэтому на них бывает повышенная температура воздуха и пониженная влажность по сравнению с северными склонами. Особые микроклиматические условия образуются в поймах рек; своеобразен микроклимат песков, лесных полос и т. д.
С помощью элементарных метеорологических приборов турист может собрать богатый материал для характеристики микроклимата различных районов.
Ко всем метеорологическим наблюдениям предъявляются определенные требования, которые должны очень строго выполняться, так как только в этом случае данные могут быть доброкачественными и представлять научный интерес.
Прежде всего наблюдения следует производить с достаточно открытой площадки, чтобы по возможности был виден весь горизонт, и в те сроки, которые установлены для метеорологических станций, т. е. в 1, 7, 13 и 19 часов по местному времени. Эти сроки едины для всех станций.
Перед работой каждый метеорологический прибор должен быть проверен в Бюро поверки и иметь паспорт, в котором указаны поправки, соответствующие данному прибору. Пользуясь прибором, необходимо записать его номер.
В дневнике, где ведутся записи метеорологических наблюдений, отмечают место наблюдений, дату и часы. Кроме того, в дневнике необходимо отмечать все изменения погоды в течение дня, состояние неба, время начала и конца выпадения осадков и т. д. Особое внимание следует обратить на давление воздуха, его температуру и влажность, направление и скорость ветра, облачность, различные метеорологические явления.
Остановимся на описании простейших приборов и способов наблюдения.
Давление и температура воздуха. Прибором для измерения давления служит барометр-анероид, шкала которого градуирована в миллиметрах ртутного столба (760, 770 и т. д.). Анероид снабжен внутренним термометром для измерения температуры прибора.
Наблюдения по барометру-анероиду следует производить следующим образом. Открыв крышку футляра, прежде всего отсчитывают по термометру температуру прибора с точностью до десятой доли градуса. Это необходимо сделать в первую очередь потому, что показания термометра могут изменяться от присутствия наблюдателя. Затем, слегка постучав пальцем по стеклу анероида, чтобы преодолеть трение в его передаточных частях, производят отсчет положения конца стрелки по шкале с точностью до десятых долей миллиметра.
Отсчет по анероиду не дает еще истинной величины атмосферного давления. Для точного определения давления надо ввести поправки: на шкалу, на температуру анероида, добавочную, – которые указаны в паспорте прибора.
Для получения действительной величины атмосферного давления необходимо все поправки суммировать и затем увеличить или уменьшить (в зависимости от знака поправки) наблюденную величину давления.
Пример. Анероид № 998258.
Измеренное давление 750 мм, температура анероида 18°.
Поправки анероида (по паспорту):
1) поправка на шкалу при давлении 750 мм равна -0,6 мм;
2) температурная поправка равна коэффициенту (постоянному для данного прибора, отмеченному в паспорте), умноженному на температуру анероида, в данном случае:
– 0,005 X 18 = -0,09 мм;
3) добавочная поправка (постоянная для данного анероида) равна 4,0 мм.
Суммируем поправки (-0,6 мм) + (-0,09 мм) + 4,0 мм = 3,31 мм.
Давление в данном случае составит:
750 мм + 3,31 мм = 753,31 мм, или, округляя, 753,3 мм.
Температура воздуха определяете термометром. Наиболее удобен в походных условиях термометр-пращ. Деления на нем нанесены через 0,5°. Термометр-пращ снабжен металлическим или деревянным футляром со шнурком длиной 80 см. При измерении температуры воздуха шнурок продевают в ушко термометра. Петлю на конце шнура надевают на указательный палец и, вытянув руку над головой, начинают вращать термометр по горизонтальному кругу со скоростью 1-2 оборота в секунду. Через минуту вращение прекращают и быстро производят отсчет, затем снова вращают, делая последующие отсчеты через 15-20 секунд. Как только показания термометра станут постоянными, следует прекратить измерения. Наблюдения полагается делать в тени и лишь в крайних случаях на солнце; тогда надо встать спиной к солнцу и производить отсчеты в тени своего корпуса.
Влажность воздуха. Существует несколько способов определения влажности воздуха. К наиболее распространенным следует отнести психрометрический способ, согласно которому влажность определяется на основании показаний двух одинаковых термометров. В одном из них резервуар со ртутью обернут смоченным батистом. С поверхности резервуара происходит испарение воды, интенсивность которого зависит от влажности окружающего воздуха. Чем больше недостаток насыщения, тем сильнее будет происходить испарение со смоченного термометра и тем ниже будут его показания, так как на испарение расходуется тепло.
Измеряется влажность воздуха термометром Ассмана. Этот прибор состоит из двух одинаковых термометров, резервуары которых помещены в металлические трубки- сквозь них проходит воздух, засасываемый специальным вентилятором. Резервуар одного из термометров обвязывают батистом. Наблюдения производят следующим образом. Прибор подвешивают на высоте 2 м над землей к шесту специальным крючком. Батист на термометре смачивают водой из пипетки и заводят вентилятор в верхней части прибора.
Отсчеты по обоим термометрам производят через 4 минуты после завода вентилятора, а затем повторяют еще раз через 2 минуты. Разность в показаниях "сухого" и "смоченного" термометров зависит от влажности воздуха, которая на основании этой разности может быть определена по специальным психрометрическим таблицам. Но прежде чем пользоваться этими таблицами, необходимо ввести в показания термометров соответствующие поправки из паспорта.
Если в походе имеется психрометр Ассмана, то по нему определяют и температуру воздуха (показания "сухого" термометра), следовательно, других термометров можно с собой не брать.
Румбы
Направление и скорость ветра. Направление ветра обозначается в следующих основных румбах:
Северное – С
Северо-восточное – СВ
Восточное – В
Юго-восточное – ЮВ
Южное – Ю
Юго-западное – ЮЗ
Западное – З
Северо-западное – СЗ.
Направление ветра можно уточнить, добавив еще восемь румбов; так, например, между С и СВ можно выделить север-северо-восток (ССВ) и т. д. Для определения направления ветра прежде всего необходим компас, а кроме того, лента, вымпел или флажок. Флажок надо укрепить на открытом месте на шесте высотой около 3 м. Немного ниже флажка установить крестовину из восьми прутиков, соответствующую основным румбам. Крестовину надо ориентировать при помощи компаса по странам света, надписав на прутиках С, Ю, В и 3.
Из приборов для определения скорости ветра в походных условиях наиболее удобен ручной анемометр. Он представляет собой крестовину с четырьмя полушариями, обращенными выпуклостью в одну сторону. Под действием ветра крестовина вращается. Ось крестовины имеет внизу червячную передачу, приводящую в движение систему зубчатых колес, связанных со стрелками счетчика оборотов. Счетчик включается и выключается при помощи арретира – небольшого кольца, помещенного в нижней части кожуха счетчика.
Анемометр привинчивают к вертикально стоящему шесту длиной 2 м. Перед включением арретира записывают показания счетчика (обычно это четырехзначное число). Затем, поставив анемометр под действие ветра и дав ему возможность немного повращаться, включают счетчик и одновременно засекают время по секундомеру. Через 100 секунд счетчик выключают и вновь снимают показания. Полученную разность делят на время и узнают скорость ветра в метрах в секунду. Для уточнения этой величины вносят поправку из паспорта прибора. Пример. Анемометр № 13468.
Начальный отсчет 5648, конечный отсчет 6358, время работы анемометра 100 секунд.
Скорость ветра равна 6358-5648=710; 710:100 =7,1 об./сек.
Из паспорта прибора узнаем, скольким метрам в секунду равна величина 7,1 об./сек. Поправка по паспорту составляет 0,5 м/сек. Скорость ветра равна 7,6 м/сек.
Облачность. Исследовательская работа туриста по данному разделу состоит из качественной оценки вида облаков и количественной оценки облачности в баллах.
Все облака делятся на три яруса – верхний (нижний предел высоты от земли около 6000 м), средний (от 6000 до 2000 м) и нижний (верхний предел 2000 м). Кроме того, существуют облака вертикального развития. Всем ярусам соответствуют четыре семейства, которые в свою очередь разделены на роды и виды. При наблюдении прежде всего надо отметить семейство, к которому относится облако, затем его ярус, род и, наконец, вид.
Пособием к этой работе может служить "Международный атлас облаков", состоящий из цветных фотографий. Если наблюдаемое облако сходно с помещенным на фотографии, То в журнале для записи наблюдений достаточно отметить номер таблицы, где помещена эта фотография.
Наблюдения над формами облаков трудны и требуют от человека навыков и большого внимания. Поэтому в походе турист часто ограничивается установлением общей облачности, которая определяется по десятибалльной системе. При этом устанавливают, какая приблизительно часть видимого горизонта закрыта облаками. Если ими занято все небо, то ставят отметку 10, если оно, наоборот, совершенно открыто (или облака покрывают 1/20 видимого пространства), то облачность отмечается цифрой 0. В том случае, когда облаками покрыто 20% неба, ставят отметку 2; при 30% -3 и т. д.
Наблюдения должны производиться с открытого места, откуда виден весь небесный свод до горизонта.
Особые метеорологические явления. К таким явлениям относятся: выпадение различных атмосферных осадков (дождь, роса, снег, ледяной дождь, крупа, град, ледяные иглы, иней, изморозь, гололедица, туман), грозовые явления (гроза, зарница), оптические (гало, радуга, северное сияние, мерцание звезд), а также метель, поземок, сухой туман и др.
Роса – жидкий осадок, выделяющийся на поверхности земли и различных предметов из соприкасающегося с ними слоя воздуха. Роса появляется ночью или уже с вечера при безоблачном небе или при тонких облаках преимущественно в тихую погоду.
Ледяной дождь – осадок, состоящий из мелких, плотных прозрачных зерен без внутреннего белого ядра. Иногда внутри ледяной оболочки остается незамерзшая вода.
Крупа – осадок в виде непрозрачных, более или менее мягких крупинок матово-белого цвета. Крупа наблюдается большей частью в переходное время года (осень – зима и зима – весна).
Ледяные иглы – мелкие прозрачные кристаллики льда, носящиеся в воздухе при ясной холодной погоде.
Иней – белый осадок кристаллического строения. Образуется при тех же условиях, что и роса, но только если поверхность почвы охлаждается ниже 0°.
Изморозь – белый рыхлый кристаллический осадок иглистого строения. В противоположность инею появляется в морозные дни при мгле или тумане или когда в воздухе носятся ледяные иглы. Оседает преимущественно на ветках деревьев, на хвое, проводах, а также на краях и углах предметов.
Гололедица – сплошной ледяной налет, появляющийся на предметах и на поверхности земли в морозную погоду. Гололедица состоит из мелких смерзшихся капель и образуется при следующих условиях:
а) когда переохлажденные капли дождя замерзают при соприкосновении с землей и предметами;
б) когда после продолжительных и больших морозов выпадает дождь;
в) когда на сильно охлажденную поверхность оседает обильный туман.
Гроза – при наблюдении желательно отмечать время начала и конца грозы, страны света, где был слышен гром, наименьшее число секунд между молнией и последовавшим за ней громом.
Зарница – молния без грома. Следует отметить направление, где была она видна, и время, когда наблюдалась.
Гало – разноцветные круги вокруг солнца или луны, окрашенные с внутренней стороны в красный цвет, а с наружной – в голубоватый или зеленоватый. Довольно часто к малому и большому кругам примыкают касательные дуги также радужной окраски. Гало появляется, когда между солнцем или луной и наблюдателем расположен слой перисто-слоистых облаков, состоящих из ледяных кристалликов. К явлениям гало относятся "столбы" вокруг солнца по обеим его сторонам.
Радуга – явление, вызываемое преломлением солнечных лучей в каплях дождя и тумана.
Северное сияние – наблюдается на Севере. Появляется обычно в северной части небесного свода, чаще в виде светлой дуги, концы которой доходят до горизонта. От дуги отбрасываются вверх светлые подвижные полосы, окрашенные иногда в зеленый или красный цвет. Полосы могут быть и без дуги. Северное сияние возникает в виде колеблющейся ленты или занавеса.
Мерцание звезд – обусловлено главным образом тем, что воздух редко бывает спокоен. Отдельные струйки воздуха различной плотности по-разному преломляют и разлагают свет, вызывая изменения яркости и цвета звезд.
Желательно, чтобы при наблюдениях над описанными явлениями отмечалось, при каком ветре, температуре и осадках они возникают.
Метеорологическими данными, которые туристы получают в результате наблюдений, они могут воспользоваться и сами.
Всем хорошо известно, что существует служба погоды, разветвленная сеть синоптических станций и постов, по данным которых строят синоптические карты и по ним предсказывают погоду. Но погоду можно предугадать и по местным признакам как визуально, так и с помощью простейших метеорологических приборов.
Местные признаки являются отражением тех явлений, которые совершались или совершаются в атмосфере. Конечно, нельзя строить прогнозов только на одном признаке. Чем больше их совпадает, тем точнее прогноз.
Вот некоторые признаки, которые полезно знать туристам:
если влажность воздуха утром сильно уменьшается, а к вечеру опять возрастает, то будет ясная погода;
если давление воздуха в течение дня непрерывно падает, то следует ожидать усиления ветра, осадков, понижения температуры летом, повышения – зимой;
если давление падает очень сильно, то должна быть буря;
если давление в течение нескольких дней медленно и непрерывно поднимается, то должна наступить продолжительная ясная погода: летом – жара и засуха, зимой- устойчивые морозы;
быстрые колебания давления указывают на неустойчивость погоды;
если давление с утра начинает медленно падать, а температура и влажность воздуха одновременно возрастают быстрее обычного, то можно ожидать грозы.
А вот другие признаки, которые можно учитывать для предсказания погоды, не используя никаких приборов:
сильная роса – признак хорошей погоды;
если в долинах и на низких местах вечером и ночью образуется туман, расходящийся после восхода солнца, то это признак установившейся хорошей погоды;
если ночью в лесу значительно теплее, чем в поле, то это признак ясной погоды;
"столбы" около солнца указывают на мороз;
необыкновенно сильное мерцание звезд служит предвестником осадков;
если утренняя заря отличается особенно красным цветом, можно ждать осадков;
если ночью тихо, а утром поднимается ветер, усиливающийся до полудня и вновь стихающий к вечеру, то это признак продолжительной ясной и сухой погоды;
если ветер к вечеру усиливается, то почти наверняка можно ожидать продолжительных осадков или бури;
неподвижно висящие, как бы изорванные, очень высокие перистые облака не служат признаком приближающегося ненастья и говорят о сохранении существующей погоды;
если кучевые облака к вечеру не рассеиваются и не исчезают, то можно ожидать ухудшения погоды и дождя;
если кучевые облака необычно возрастают по высоте и принимают размеры огромных гор, а постоянного ветра нет, можно ожидать грозы и дождя;
если зимой днем ясно, а к вечеру при безветрии все небо покрывается туманным слоем низких облаков, то это признак установления морозов;
если весной, летом и осенью в дневное время наблюдаются разрозненные облака, а к вечеру они исчезают, то это признак установившейся ясной и сухой погоды;
если при ясной погоде ветер несколько дней подряд сохранял приблизительно одно направление, но затем вдруг резко изменился, то можно ожидать изменения погоды и осадков;
если днем ясно, но к вечеру облака начинают сгущаться и утолщаться, то следует ожидать перемены погоды и дождя.
По местным признакам можно предвидеть погоду лишь для небольшого района, окружающего пункт наблюдения, и только на ближайшие 12 часов или сутки.
Для решения ряда практических задач, как, например, определение запаса воды в снеге, прогноз весеннего паводка, оценка условий произрастания сельскохозяйственных растений и других, необходимы регулярные наблюдения над снежным покровом. Однако наблюдений в одной точке или даже на одном небольшом участке, которые регулярно ведут станции Гидрометслужбы, бывает недостаточно.
Необходимо проводить снегомерные съемки, чтобы охарактеризовать условия залегания снежного покрова на различных по рельефу и растительности участках местности и определить запасы воды в снеге.
Туристы, участвующие в зимних походах, могут помочь в сборе этих важных данных, проводя маршрутные снегомерные съемки.
Регулярные снегомерные съемки производятся на трех участках: 1) на открытом месте (в поле, на лугу); 2) в лесу под кронами деревьев; 3) на лесной поляне. В открытом месте участок выбирают в форме равностороннего треугольника с общей длиной промерной линии не менее 1 км. Участки на поляне и под кронами деревьев должны быть не менее 1 га. Однако на пересеченной местности, где определить промерную линию в виде треугольника невозможно, выбирают линейный маршрут, проходящий через типичные для этого района формы рельефа (овраги, балки, холмы). Длина его должна быть не менее 2 км.
Для снегомерных съемок применяют снегомерную рейку и весовой снегомер. Рейку изготовляют из прямого бруска сухого дерева длиной 180 см (или 130 см), шириной 4 см и толщиной 2 см.
На лицевой стороне рейки наносят деления масляной краской через 1 см. Нижний конец рейки снабжают железным наконечником.
Весовой снегомер
Весовой снегомер состоит из цилиндра с крышкой, весов и лопатки. Если подвесить пустой цилиндр с крышкой на крючок и груз установить так, чтобы черта на крае его прореза совмещалась с нулевым делением, то весы должны быть в равновесии. При взвешивании вырезанной цилиндром пробы снега груз передвигают по линейке до тех пор, пока не установится положение равновесия весов.
После этого отсчитывают соответствующее деление шкалы.
Производство снегомерных съемок. Снегомерные съемки надо начинать утром, чтобы успеть закончить их до темноты. Снегомерную съемку следует завершить в течение одного дня, так как за ночь может выпасть снег или, наоборот, подтаять, и тогда полученные данные будут несравнимы.
Наблюдения производят вдоль промерных линий через каждые 20 м, а определение плотности снега – через 200 м. Всего за маршрутную съемку должно быть сделано 100 измерений высоты снежного покрова и 10 определений плотности снега.
При измерении высоты снежного покрова рейку втыкают в снег вертикально, причем она не должна входить в землю, а должна лишь касаться поверхности почвы. Отсчет высоты снежного покрова делают с точностью до 1 см.
Плотность снега определяют следующим образом: за 30 минут до начала наблюдений снегомер выносят из помещения, чтобы он принял температуру наружного воздуха, иначе снег будет прилипать к стенкам цилиндра. Проверив затем нуль весов, погружают цилиндр отвесно в снег отточенным концом вниз, слегка надавливая на цилиндр. При высоте снежного покрова менее 60 см снег прорезают до поверхности земли. Затем отсчитывают высоту снежного покрова по шкале цилиндра с точностью до 1 см, отгребают лопаточкой снег с одной стороны и, подводя лопаточку под нижний конец цилиндра, поднимают его вместе с лопаткой. Поднятый цилиндр поворачивают нижним концом вверх, очищают от приставшего снаружи снега, подвешивают к весам, приводят их в равновесие и делают отсчет по линейке весов, держа ее на уровне глаз.
Если высота снежного покрова превышает высоту цилиндра, то вся высота вычисляется не в один, а в несколько раз. При взятии каждой пробы в дневник записываются отсчет но шкале цилиндра снегомера h и отсчет по линейке весов от. Каждое деление на линейке весов составляет 5 г, и поэтому вес пробы будет равен 5 Хот г. Значение плотности снега d определяют по формуле путем деления веса пробы (5 Хот г) на ее объем, который равен произведению площади поперечного сечения цилиндра снегомера (50 см2) на высоту взятой пробы h см:
d = (5m/50h) = (m/10h) г/см3.
Пример. Высота пробы снега h = 24 см, число делений по линейке весов от m= 43; Плотность снега d = (43/2410) = 0,187 = 0,19 г/см3.
Среднюю высоту снега на изучаемом участке и среднюю плотность его получаем как среднее арифметическое из всех проб. Зная среднюю плотность (dср.) и среднюю высоту (hср.) снежного покрова, легко получаем запас воды в снеге, который равен 10hcp.dcp. Средняя высота берется в сантиметрах и потому умножается на 10, чтобы запас воды в снеге получить в миллиметрах. Если высота снежного покрова меньше 5 см, то пробы на плотность не берутся.
При проведении снегомерных съемок необходимо сделать описание местности, отметить степень покрытия земли снежным покровом по десятибалльной системе и отметить характер снежного покрова по следующим признакам:
1) равномерный (без сугробов);
2) неравномерный (с сугробами);
3) с проталинами;
4) лежит только местами.
Для расчета общих запасов воды в снеге на всей обследованной территории необходимо умножить среднюю величину снегозапасов нa всю площадь бассейна. Обычно величина снегозапасов на большой территории выражается в кубических метрах.
Следует подчеркнуть, что наиболее ценными данными о снегозапасах будут те, которые получены в момент максимальной мощности снегозапасов, т. е. в предвесенний период, так как именно эти данные используются для различных водохозяйственных расчетов.
Литература
"Атлас облаков". Л., Гидрометеоиздат, 1957.
Кедроливанскнй В. Н., Стернзат М. С. Метеорологические приборы. Л., Гидрометеоиздат, 1953.
"Наставление гидрометеорологическим станциям и постам", вып. 3, ч. I. Л., Гидрометеоиздат, 1946.
Оболенский В. Н. Основы метеорологии. М.-Л., Сельхозгиз, 1957.