Наблюдения за ветром и волнением

Визуальные наблюдения за волнением. Для определения высоты волны целесообразно пользоваться следующим проверенным многолетней практикой приемом (см. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 9, ч. 3.- Л.: Гидрометеоиздат, 1971): при сильном волнении (отдельные крупные гребни проектируются на линии горизонта) наблюдателю следует по возможности расположиться на такой высоте, с которой, находясь в ложбине, он видит гребни на одной линии с горизонтом. В этом случае высота волны будет равна высоте глаза наблюдателя над ватерлинией.Сопоставление синхронных визуальных наблюдений за волнением с инструментальными измерениями с помощью волнографов позволило определить достоверность наблюдений, выполняемых с различных судов. Естественно, что с судов различного размера неодинаково оценивают одно и то же волнение. При наблюдениях с малых судов, яхт, катеров и т п. моряки, как правило верно определяют волнение высотой до 4-5 м.Более сильное волнение обычно завышается, и это не удивительно, так как на малом судне наблюдатель находится на высоте от 2 до 4 м над уровнем моря.Период волны следует определять по колебаниям на волнах какого-либо предмета, пятна пены или птицы (если за гребнями волн этот предмет не скрывается) или по колебаниям самой яхты, лежащей в дрейфе. Когда предмет или яхта находятся на гребне волны, включают секундомер. После того как пройдет 11-й гребень последовательно идущих волн, секундомер выключают и зафиксированное значение времени делят на 10. Полученное число будет соответствовать среднему периоду волны. Измерения ветра. На метеостанциях в соответствии с действующими наставлениями значения скорости ветра усредняются за 10 минут. Однако на некоторых судах скорость ветра измеряется ручным анемометром в течение 1 минуты или 100 секунд. При визуальном определении силы ветра по состоянию поверхности моря (в баллах шкалы Бофорта) оценивается ветер на некоторой достаточно большой площади, при этом время осреднения составляет от одной до нескольких минут. В некоторых зарубежных бюллетенях и справочниках приводятся данные по скоростям ветра, осредненным за 1 час.Результаты статистической обработки данных измерений скоростей ветра в различных районах Мирового океана показали, что чем меньше время осреднения ветра, тем больше значение его скорости. Так, по данным Межправительственной морской консультативной организации (ИМКО) отношение скорости ветра, осредненной за 1 минуту и скорости ветра, осредненной за 10 минут, к скорости ветра осредненной за 1 час, равно соответственно 1,18 и 1,06.Измерения ветра производятся на высоте 10 м над поверхностью суши независимо от высоты расположения метеостанции над уровнем моря. На судах измерения обычно производятся на высоте мостика или на высоте топа мачты, следовательно, в зависимости от типа и размеров судна на высотах от 2 до 40 м. Соотношение между скоростями ветра, измеренными на разных высотах (так называемый профиль ветра), зависит от абсолютной скорости ветра и стратификации атмосферы, которая в свою очередь может быть определена по разности между температурой поверхности воды и температурой воздуха над ней. Данные рис. 63 позволяют перейти от скорости ветра, измеренного на высоте z, к скорости ветра на стандартной высоте 10 м или на любой другой высоте. Например, ветер на высоте 25 м будет в 1,08-1,12 раза больше, чем на высоте 10 м. В некоторых работах имеются подробные таблицы, по которым можно более точно (с учетом стратификации атмосферы) перевести ветер, измеренный на некоторой высоте, к другой высоте. Кривые на рис. 63 построены для нейтральной стратификации атмосферы; при неустойчивой (температура воды выше температуры воздуха) и устойчивой (температура воды ниже температуры воздуха) стратификации зависимость v_z / v_10 от z ненамного отличается от зависимости, показанной на рис. 1.

Рис. 1 - Зависимость отношения скорости ветра, измеренной на высоте z, к скорости ветра, измеренной на стандартной высоте 10 м, от высоты измерения: 1 - штормовой ветер (более 40 узлов), 2 - слабый и умеренный ветер (менее 15 узлов)

Как правило, скорость ветра, измеренная над сушей (v_c), меньше скорости ветра, измеренной в море (v_m). Различия объясняются неодинаковым коэффициентом шероховатости над сушей и над морем и другими причинами. Только в последние годы были выполнены специализированные синхронные измерения ветра на суше и на море (с судов, автономных буев и буровых платформ), которые позволили обосновать переход от v_c к v_m. Отношение v_м к v_с изменяется от 1,1 до 1,7, а для слабых ветров - до 2,0 и более. Для ориентировочных расчетов можно пользоваться данными рис. 64. Из рисунка видно, что отношение v_м к v_c тем больше, чем меньше скорость ветра. При скоростях ветра 20 узлов и более оно не превышает 1,1.

Данных по соотношению между ветром на море и на суше в зависимости от направления гораздо меньше. Однако можно считать, что наибольшие различия наблюдаются при ветре вдоль берега - отношение v_м к v_c в среднем достигает 1,7, при ветре с моря или с суши это отношение, как правило, не превышает 1,6 и в среднем равно 1,3.

При сопоставлении синхронных наблюдений на суше и на море следует иметь в виду, что в некоторых случаях возможны отклонения от приведенных соотношений и даже их противоположный ход - ветер над сушей больше, чем в море. Такие расхождения могут быть связаны с прохождением фронтов или с бризовыми эффектами. Наиболее четко бризы проявляются при отсутствии сильных ветров. При бризах различие между ветром на море и на суше ночью несколько больше, чем днем (рис. 2).

Рис. 2 - Соотношение между скоростью ветра, измеренной на береговой станции (v_c), и скоростью ветра, измеренной в море (v_м)

Отрезками прямых показаны значения среднего квадратического отклонения данных наблюдений.

Скорость ветра на картах погоды (в соответствии с международным синоптическим кодом КН-01) указывается стрелкой, идущей к центру кружка (кружком обозначается место проведения наблюдений) по направлению ветра. Скорость ветра представляется в виде оперения, наносимого у конца стрелки ветра. Одно большое перо на стрелке соответствует скорости ветра 10 узлов малое - 5 узлов, треугольник - 50 узлов. Если данные о скорости ветра отсутствуют, на конце стрелки ветра вместо оперения наносят крестик. Если данные о направлении ветра отсутствуют, ветер не наносят. При штиле кружок станции обводят другим кружком.

Приземные синоптические карты делятся на карты фактической погоды и прогностические карты. Приземная синоптическая карта фактической погоды является главной при составлении прогноза погоды.

Название "приземная" не означает, что эта карта отражает только свойства атмосферы у поверхности земли, а указывает, что данные, нанесенные на карту, получены путём наблюдений на "наземных" метеорологических станциях.

а) Приземные карты фактической погоды (анализ приземный)

Приземные карты фактической погоды передастся за основные сроки наблюдений: за 3,9,15 и 21 час московского времени или за 0,6,12 и 18 часов гринвичского времени. На этой карте показывается большой комплекс метеорологические элементов в соответствии с международным кодом КН-01, поэтому приземные карты фактической погоды часто называют комплексными картами погоды.

При чтении приземной синоптической карты фактической погоды необходимо иметь в виду, что значения метеорологических элементов и явлений наносятся цифрами или символами (значками) в строго определенном месте относительно центра, за который принимается место пункта наблюдения.

dd - направление ветра у поверхности Земли в десятках градусов по шкале 00-36, изображается стрелкой, идущей к центру кружка по направлению ветра;

ff - скорость ветра в метрах в секунду, изображается в виде оперения у конца стрелки направления ветра под углом к ней примерно 120 градусов и черного треугольника;

dd - направление ветра у поверхности Земли в десятках градусов по шкале 00-36, изображается стрелкой, идущей к центру кружка по направлению ветра;

ff - скорость ветра в метрах в секунду, изображается в виде оперения у конца стрелки направления ветра под углом к ней примерно 120 градусов и черного треугольника;

Направление ветра наносится стрелкой, направленной к центру станции.

Скорость ветра обозначается кругом с перьями на этих рисунках слева направо: