Понятие о геопотенциале

Распределение д авления в атмосфере можно представить в виде б есчисленного количества поверхностей, во всех точках которых давление одинаково. Такие поверхности называются изобарическими (изо - равный, барос - т яжесть, давление). Они располагаются одна над др угой и не параллельны уровню моря, что объясняет ся неравномерным распределением по горизонтали температ уры и давления воздуха, а, след оват ельно, и различной барической ст упенью. Высоты изобарических поверхност ей измеряют ся от уровня моря в единицах геопотенциала.

Геопотенциал представляет собой работ у, которую надо соверш ить, чт обы поднять единицу массы от уровня моря до д анной высоты. Сила т яжести Р, действующая на ед иницу массы, равна Р = g × 1 = g, а работа Ф, затрачиваемая на поднятие ед иницы массы на высот у Н, равна:

Ф = gH. (2.32)

Эту работу и называют потенциалом силы тяжести или геопотенциалом. Единицей геопотенциала является геопот енциальный метр (гпм), равный работе, кот орую надо совершит ь чтобы под нят ь массу в 1 тонну на высот у 1 метр при ускорении силы тяжести g = 9,8 м/с2 . Геопотенциальный метр отличается от линейного очень незначит ельно, всего на 0,3%. Но линейный метр характеризует только количественную сторону, а геопот енциаль- ный метр – качест венную сторону изобарической поверхности. Связь геопотенциала (высоты изобарической поверхност и в геопот енциальных мет рах) с температ урой и давлением воздуха, полученная из основного уравнения статики атмосферы, имеет вид:

Н гпм =67,4424Т ср lg Р0 . (2.33)

Рн

Из формулы видно, что при постоянном значении Рн, высота изобарической поверхности находится в прямой зависимости от давления на уровне моря (Р0) и от средней температуры слоя воздуха (Тср) от уровня моря до изобарической поверхности Рн, т .е. над районами с т еплы м воздухом и над областями высокого давления изобарические поверхности поднимаются вверх , а над районами с холодным воздухом и над областями низкого давления опускают ся вниз относительно своей средней высоты.

ОС НОВНЫЕ ФОРМЫ БАРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Распределение давления на уровне моря вдоль земной поверхности предст авлено на приземных кар тах пого ды. На эт и кар ты наносится д авление, измеренное на метеорол огических станциях и привед енное к уро вню моря. Точ ки с одинако вы м д авлением на картах погод ы соединяют ся пл авными линиями, кот оры е называются изоб арам и. Изо бар ы обыч но провод ят ся через 5 гПа д ля значений давления, кр атных

5 (995, 1000, 1005 и т.д .). Поле атмосферного давления, изобр аженно е на картах по годы с

помощ ью изобар, называет ся б арическим пол ем или б арическ им рел ьефом. Фор мы барического поля носят название барических систем . Основными фор мами б арическо го поля (б арическими сист емами) являются: цикл оны, антицикл оны, л ожбины, гребни и сед ловины (рис. 2.8).

Циклон - область низкого давления, очерченная на картах погоды замкнутыми изобарами, с минимальным давлением в центре. На картах погоды в Украине и странах СНГ об означается буквой “ Н” (низкое давление), а на международных карт ах – “ L ” (low pressure). Д авление в циклоне уменьшается от периферии к цент ру.

Антициклон – област ь высокого давления, очерченная на карт ах погоды замкнутыми изобарами, с максимальным давлением в центре. На картах погоды в Украине и странах СНГ обозначается б уквой “ В ” (высокое давление), а на международных картах – “ Н” (high pressure). Д авл ение в ант ициклоне уменьш ается от центра к периферии.

Рис. 2.8. Формы барического рельефа

Ложбина – узкая вытянутая полоса пониженного давления, расположенная на периферии циклона или межд у двумя антициклонами. Линия, соединяющая точки с наименьшим давлением в ложбине, называет ся осью ложб ины.

Гребень – узкая выт янут ая полоса повышенного давления, расположенная на периферии антициклона или между двумя циклонами. Линия, соединяющая точки с наибольшим давлением в гребне, называется осью гребня.

Седловина – э то барическая система, которая образуется между двумя циклонами и двумя антициклонами, расположенными крестообразно.

В циклоне и ложбине, как правило, наблюдают ся сложные условия погоды, в антициклоне и гребне – б лагоприятные, а в седловине – промежут очные.

ИНФОРМАЦИЯ О ДАВ ЛЕНИИ, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ПРИ МЕТЕООБЕСПЕ-

ЧЕНИИ ПОЛЕТОВ

Для обеспечения б езопасност и полет ов установлены правила верт икального эш елонирования возд уш ных судов (ВС). Эшелон полета – это выделенная для полетов ВС относительная барометрическая вы сота ( Нр ), отсчитываемая от изобарической поверхности с

давлением 760 мм рт.ст. (1013,2 гПа). Вы сота полета на эшелоне выдерживается с помощ ью

баромет рического высотомера, нуль шкалы которого установлен на давлении 760 мм рт .ст. Поэтому полет на эшелоне является полетом вдоль одной и той же изобарической поверхност и. Истинная же высота полета (высот а над рельефом местности), а также аб солютная (высота над уровнем моря) могут значительно отличаться от баромет рической. Это об условлено т ем, что над различными районами уровень с давлением 760 мм рт.ст. располагается по-разному – выше или ниже уровня моря, т.е. изоб арические поверхности не параллельны уровню моря. На рис. 2.9 схематически показано изменение абсолютной и барометрической вы соты при полете на эш елоне.

Рис. 2.9. Изменение абсолютной ( Набс) и барометрической (Нр )

высоты полета на эшелоне

В связи с этим при метеообеспечении полет ов используют различные значения д авления: QFE, QFF, QNE, QNH.

Давление QFE [Question field elevation (Q – code)] –давление на уровне аэ родрома или

порога ВПП.

Давление QFF [Atmospheric pressure converted to mean sea level or barometric pressure setting at mean sea level (Q – code)] –атмосфер ное давление, приведенное к среднему уровню моря.

Давление QNE [Question normal elevation – standard pressure (Q – code)] – стандартное

ат мосферное давление по стандартной атмосфере.

Давление QNH [Question normal height – sea level pressure (Q – code)] – ат мосферное д авление, приведенное к среднему уровню моря по условиям стандарт ной атмосферы.

В свод ках о факт ической погоде в формат е код ов METAR (SPECI) указывает ся д авление QNH с окр углением в меньшую ст орону до целого гектопаскаля.

Аэ родромные метеорологические органы предост авляют диспетчерскому органу подхода и аэ родромной диспетчерской вышке информацию о фактическом значении QNH на регулярной основе, a QFE – в соответ ствии с договоренностью на регулярной основе или по запросу.

Районный диспетчерский центр обеспечивает ся данными о фактическом давлении QNH

на аэ родромах и прогнозируемом минимальном давлении QNH в пред елах района полет ной информации.

В местных регулярных и специальных сводках указывает ся информация о давлении QNH и QFE в гектопаскалях, а при потребности дополнит ельно указывает ся давление QFE в миллиметрах рт утного ст олба.