Глава 8. Гидрометеорология на яхте

Успех морского плавания, особенно на парусном судне, в значительной степени зависит от погоды, т.е. от состояния атмосферы у земной поверхности в данный момент и на данном месте. Явления природы, создающие погоду на море, рассматривают две смежные науки: метеорология, изучающая земную атмосферу и происходящие в ней физические явления и процессы, и океанология, исследующая, в частности, физические свойства водной среды (гидросферы).
К основным метеорологическим элементам атмосферы, определяющим ее физическое состояние и процессы, происходящие в ней, относятся: атмосферное давление, температура и влажность воздуха, облачность, осадки, видимость и ветер. В океанологии элементами, так или иначе влияющими на состояние погоды, считаются такие гидрологические явления, как волнение, морские течения (в том числе и приливно-отливные), температура, соленость и плотность воды.
В отличие от общей гидрометеорологии, которая занимается изучением перечисленных элементов и их взаимодействия, навигационная гидрометеорология носит более узкий характер. Ее задача - помочь мореплавателю разбираться в гидрометеорологической обстановке, уметь ее анализировать, правильно, по инструментальным и визуальным наблюдениям оценивать состояние погоды на ближайшее время и, используя официальные прогнозы по радио, уметь определять ожидаемую погоду по местным признакам.

Атмосферное давление.

Основным элементом при прогнозировании погоды в море можно считать атмосферное давление. Старинная морская поговорка довольно длительно говорит об этом:

Если барометра стрелки падение
Требует в море вниманья и бдения,
То штурман тогда лишь спокойно заснет,
Когда он высоко и кверху идет.

Физическая сущность атмосферного давления - это вес столба воздуха от верхней границы атмосферы до земной (водной) поверхности. Плотность воздуха постоянно меняется от колебаний температуры и влажности и от давления верхних слоев атмосферы на нижние. Вместе с изменением плотности воздуха меняется его вес и атмосферное давление.
Нормальным атмосферным давлением принято считать массу ртутного столба высотой 760 мм на площади 1 см2, находящейся на уровне Мирового океана (уровне моря), при температуре 0°С и на широте места 45°.
В практике метеорологических наблюдений атмосферное давление измеряется миллиметрами ртутного столба, или миллибарами (мбар). Специальные таблицы для перевода единиц атмосферного давления имеются в "Мореходных таблицах" (МТ-75).
Для измерения давления в судовых условиях применяют два прибора - барометр-анероид и барограф.
Шкала анероида (рис. 109) градуирована в миллиметрах ртутного столба, а в последние годы - в гектопаскалях (гПа) (по международной системе единиц (СИ) стандартное атмосферное давление составляет 1013,247 гПа = 1013,247 мбар = 760 мм рт. ст.). На яхте анероид должен храниться в горизонтальном положении.

Показания анероида снимают, не вынимая его из футляра, и исправляют их тремя поправками, которые находят в паспорте прибора:

1. Поправка шкалы - по величине давления.
2. Поправка на температуру прибора получается при умножении температурного коэффициента "с" на температуру прибора "t" по формуле d = c - t.
3. Добавочная поправка - на механическое состояние пружины анероида и барокоробки. Эта поправка должна иметь дату определения в паспорте.

Рис. 109. Барометр-анероид: 1 - пружина; 2 - анероидная коробка; 3 - термометр-атташе; 4 - отсчет 778,5 мм.	Рис. 110. Барограф №4.

Для удобства определения поправки на температуру прибора в анероид включен полукруглый "термометр-атташе". Так как поправки анероида могут время от времени изменяться, то перед выходом в плавание его необходимо проверить.
Барограф - прибор, ведущий непрерывную запись атмосферного давления на специальной бумажной ленте - барограмме (рис. 110). Он удобен тем, что позволяет судить oб изменении атмосферного давления во времени, или, как говорят, о барометрической (барической) тенденции. Барабан, на который надевается барограмма, имеет часовой механизм с заводом, при котором лента совершает полный оборот в течение недели. Барограмма имеет сетку, на которой нанесены по горизонтали временные интервалы - часы и сутки, а по вертикали - давление в миллибарах.
Меняют ленту раз в неделю. При этом на обороте новой барограммы необходимо записывать дату, время начала записи (с точностью до минуты) и координаты яхты. Начало записи должно точно соответствовать моменту записи по судовым часам. В это же время заводят часовой механизм барографа. Держать барограф можно на отдельной полочке или прямо на штурманском столе. В обоих случаях прибор нужно страховать от падения при крене или на волнении. Ставить барограф следует на амортизирующую прокладку (поролон или губчатую резину).
Барометрическую тенденцию (рис. 111) определяют по характеру кривой на барограмме, как правило, за последние три часа.

Рис. 111. Примеры барических тенденций.
Кривая выпуклостью вверх: при падении давления - значительное ухудшение погоды (1), при повышении - к улучшению погоды (4). Кривая выпуклостью вниз: при падении давления - ослабление ветра, некоторое улучшение погоды (3); при повышении - может усилиться ветер (2)

В суточном ходе атмосферного давления имеется два максимума - около 10 и 22 часов и два минимума - около 4 и 16 часов.
Показания барометра обычно записывают в судовой журнал при смене вахт, а при неустойчивой погоде - не реже чем через 2 часа. В последнем случае давление надо наблюдать чаще и при резком изменении его падения запись делается сразу же.
На справочных или синоптических картах точки с одинаковым атмосферным давлением соединены сплошными линиями - изобарами. Все нанесенные на карту изобары составляют барическое поле данного района. Отдельные участки барического поля, отличающиеся своей конфигурацией и типичной разностью давлений, называют барическими системами - областями с замкнутыми или незамкнутыми изобарами, с повышенным или пониженным атмосферным давлением.

Различают две замкнутые (основные) барические системы:

• циклон (барический минимум) - область, ограниченная концентрически замкнутыми изобарами, давление в которой понижается от периферии к центру, где наблюдается самое низкое давление (в умеренных широтах - 990-1005 мбар);
• антициклон (барический максимум) - область, также ограниченная изобарами, но отличающаяся от циклона тем, что высокое атмосферное давление в центре антициклона уменьшается к его периферии.

Незамкнутые изобары складываются в три барические системы:

• ложбина - область низкого давления, отходящая от циклона;
• гребень - область высокого давления, отходящая от антициклона;
• седловина - барическая система, расположенная крестообразно между соседними двумя циклонами и двумя антициклонами.

Температура воздуха.

Температура воздуха в нижних слоях атмосферы складывается в основном из температуры подстилающей поверхности - земли или воды, получающей основную часть тепловой энергии солнца. Тепло приземных слоев воздуха верхним передается двумя путями:

• непосредственным вертикальным смешиванием теплых нижних слоев с верхними в результате конвекции, т.е. когда теплый воздух поднимается вверх, а более холодный воздух верхних или соседних слоев заменяет его. Над морем конвекция всегда усиливается ночью, при незначительном изменении температуры воды и более сильном охлаждении верхних слоев воздуха;
• вихреобразным, т.е. турбулентным, беспорядочным движением воздушных масс, переносящих тепло в самых различных направлениях.

Температура воздуха зависит и от состояния погоды. При сплошной облачности перепады температуры значительно меньше, чем при ясном небе. Во время дождя и после него температура может понижаться.
Наконец, зависит температура воздуха и от широты местности: в тропиках теплее, чем в умеренных или высоких широтах.

При наблюдении за температурой различают ее суточный и годовой ход.
В спортивном мореплавании практическое значение имеет суточный ход т.е. изменение температуры в течение суток в определенном районе. Обычно суточный ход температуры воздуха над морем достигает минимума через 2-3 часа после восхода солнца, а максимума - к 15-16 часам. Такой суточный ход характерен лишь для устойчивой хорошей погоды. Нарушается он при теплообменных процессах в атмосфере, например при смене теплых воздушных масс холодными. В таких случаях ночная температура может оказаться выше дневной.

Суточная амплитуда температуры воздуха - разность между самой высокой и самой низкой температурой за сутки зависит также от облачности, при которой она уменьшается, и от времени года. В открытых морях и океанах суточная амплитуда составляет около 1,0-1,5°С, а в закрытых морях может достигать 10-15°С. Все это необходимо учитывать, так как характер суточного хода имеет прямое отношение к погоде. Так, нарушение правильного суточного хода температуры предвещает ухудшение погоды, а при резком понижении дневной температуры после ненастья можно ждать улучшения погоды. Ухудшение погоды может наступить и при повышении температуры к вечеру.