ГЛАВА 7. Мониторинг и прогнозирование метеорологических явлений
Лекционный материал
Согласно ГОСТ Р 22.0.03-95 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Природные чрезвычайные ситуации: термины и определения» под опасным метеорологическим явлением понимается природные процесс и явление, возникающие в атмосфере под действием различных природных факторов или их сочетаний, оказывающие или могущие оказать поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду
Основные положения и общие требования по составу и содержанию работ по мониторингу и прогнозированию опасных гидрологических явлений и процессов устанавливаются ГОСТ Р 22.1.07-99 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование опасных метеорологических явлений и процессов».
Настоящим стандартом вводится ряд терминов, в том числе:
стандартный мониторинг метеорологических явлений и процессов: Система регулярных наблюдений и контроля за развитием природных метеорологических явлений и процессов в окружающей природной среде, за обуславливающими их формирование и развитие факторами, проводимых по единой программе, определенной нормативными документами
синоптические процессы в тропосфере: Атмосферные процессы, являющиеся причиной режима погоды на больших географических пространствах; возникновение, перемещение и изменение свойств воздушных масс и атмосферных фронтов; эволюция циклонов и антициклонов; эволюция систем конденсации
синоптические объекты: Воздушные массы, фронты, циклоны и антициклоны, являющиеся основными объектами синоптических процессов
конвективная неустойчивость: Состояние воздушного слоя, при котором подъем этого слоя приводит к возрастанию неустойчивости, или изменение, связанное с вертикальным перемещением воздушных частиц
авиационно-космические наблюдения: Использование информационных каналов связи для получения аэрофотоснимков или спутниковой видеоинформации с различных географических регионов возникновения и эволюции опасных метеорологических явлений и процессов
радиолокационные метеорологические наблюдения: Использование специальных метеорологических локаторов, которые широко применяются для определения скорости и направления ветра, перемещения облаков, циклонов, атмосферных фронтов, вертикального развития кучевой облачности
учащенный мониторинг метеорологических явлений и процессов: «Учащенный мониторинг» входит в общее понятие «стандартный мониторинг» и употребляется в случае достижения одного или нескольких наблюдаемых параметров пороговых значений, приводящих к чрезвычайной ситуации. При достижении наблюдаемых параметров пороговых значений — проводятся более частые измерения по времени
Мониторинг опасных метеорологических явлений и процессов в ЧС является составной частью государственного мониторинга и прогнозирования окружающей природной среды.
Мониторинг опасных метеорологических явлений и процессов осуществляется организациями, специально уполномоченными по проведению мониторинга окружающей среды в целях своевременного выявления и прогнозирования развития негативных процессов, влияющих на состояние среды обитания, разработки и реализации мер по предотвращению опасных последствий этих процессов.
Мониторинг опасных метеорологических явлений и процессов включает:
- регулярные наблюдения за состоянием метеорологических явлений и процессов, их количественными и качественными показателями;
- сбор, хранение и обработку данных наблюдений;
- создание и ведение банков данных.
Уполномоченные органы по проведению мониторинга и прогнозирования опасных метеорологических явлений и процессов осуществляют сбор, обработку, обобщение, накопление, хранение и распространение информации на местном (локальном), региональном (территориальном), федеральном уровнях. Информационные системы должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 22.1.01.
Методы наблюдения и контроля опасных метеорологических явлений и процессов, согласно ГОСТ Р 22.1.01, должны содержать:
– описание наблюдаемых процессов, явлений и перечень наблюдаемых параметров;
– значения наблюдаемых параметров, принятых в качестве нормальных, допустимых и критических;
– режим наблюдений- непрерывный или периодический;
– точность измерений наблюдаемых параметров;
– правила (алгоритм) обработки результатов наблюдений и форму их представления.
В свою очередь, методы прогнозирования опасных метеорологических явлений должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 22.1.01 и содержать:
– описание прогнозируемых процессов, явлений;
– перечень исходных данных для прогнозирования;
– правила оценки репрезентативности исходных данных;
– алгоритм прогноза (включая оценку достоверности результатов) и требования к программному и техническому обеспечению;
– перечень выходных данных.
Общая модель и основные требования к системе мониторинга и прогнозирования опасных метеорологических явлений и процессов в сокращенном варианте представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1. Общая модель и основные требования к системе мониторинга опасных метеорологических явлений и процессов
| Наименование опасного метеорологического явления, процесса | Исходный процесс и явления, определяю-щие развитие опас-ных метеорологичес-ких явлений, про-цессов в ЧС | Мониторинг | |||
| Наблюдаемый и контролируемый параметр | Способ и средство наблюдений | Режим наблюдений | |||
| 1 Сильный ветер (включая шторм, шквал, ураган) | Синоптические процессы в тропосфере, синоптические объекты, конвективная неустойчивость, рельеф местности | Направление (откуда дует ветер): румбы или градусы горизонта. Скорость, м/с; средняя (осреднение 2—10 мин), максимальная (порывы ветра) | Визуальные и инструментальные наблюдения с помощью технических средств. Авиационно-косми-ческие наблюдения - по ГОСТ Р 22.1.04. Радиолокацион-ные метеорологи-ческие наблюдения. Наблюдения по косвенным признакам | Стандартный метеорологический мониторинг. Учащенный метеорологический мониторинг в период действия опасного метеорологического явления | |
| 4 Ливень | Синоптические процессы, атмосферные фронты, значительная конвективная неустойчивость, экстремально-мощное развитие кучево-дождевой облачности. Рельеф местности | Количество, мм, интенсивность, мм/мин | Визуальные и инструментальные наблюдения с помощью технических средств. Авиационно-космические наблюдения — по ГОСТ Р 22.1.04. Радиолокационные метеорологические наблюдения | Стандартный и учащенный метеорологический мониторинг | |
| 7 Сильная метель | Синоптические процессы, циклоны. Атмосферные фронты. Периферия антициклона, где сильные барические градиенты вызывают низовую метель | Направление (откуда дует ветер): румбы или градусы горизонта. Скорость м/с; средняя, макси-мальное количество осадков, мм. Высота снежных заносов, см, м. Горизонтальная видимость: метры, сотни метров | Визуальные и инструментальные наблюдения с помощью технических средств. Радиолокацион-ные метеорологи-ческие наблюдения | Стандартный и учащенный метеорологический мониторинг | |
| 11 Сильный гололед (сложное отложение) | Циклоны в зимний период, теплые сектора циклонов, вынос теплого влажного воздуха на холодную поверхность (при температуре у Земли от 0 до минус 8 °С). Периферия стацио-нарных антициклонов или перед теплым малоподвижным фронтом; местные физико-географические особенности | Толщина, диаметр отложений, мм. Интенсивность нарастания, мм/ч, мм/сут | Визуальные, инструментальные наблюдения с использованием технических средств | Стандартный метеорологический и учащенный мониторинг | |
| 12 Сильный мороз | Тыловая часть циклона, центральные части антициклона в холодный период года | Температура воздуха, °С, период — количество суток с сильным морозом | Инструменталь-ные наблюдения с использованием технических средств | Стандартный метеорологический мониторинг | |
| 13 Сильная жара | Юго-восточная, южная часть циклона, центральные части антициклона. Устойчивый вынос сухих теплых воздушных масс на данный регион в теплое время года | Температура воздуха, °С, период — количество суток с сильной жарой | Инструменталь-ные наблюдения с использованием технических средств | Стандартный метеорологический мониторинг |
Таблица 2. Общая модель и основные требования к системе прогнозирования опасных метеорологических явлений и процессов
| Наименование опасного метеорологического явления, процесса | Исходный процесс и явления, опреде-ляющие развитие опасных метеороло-гических явлений, процессов в ЧС | Прогнозируемый параметр, заблаговременность прогноза | Характер действия и проявления поражающего фактора опасного метеорологического явления, процесса | |
| 1 Сильный ветер (включая шторм, шквал, ураган) | Синоптические процессы в тропосфере, синоптические объекты, конвективная неустойчивость, рельеф местности | Максимальная скорость ветра 25 м/с и более; на побережье арктических и дальневосточных морей и в горных районах — 35 м/с и более. Расчетное время предупреждения от 1 ч до 2—3 сут | Аэродинамическое давление, ветровая на грузка. Разрушение построек, повреждение воздушных линий связи электропередач, повал деревьев, нагон воды, повреждение сельскохозяйственных культур. Затруднения в работе транспорта, строительства, перенос почвы, снега | |
| 4 Ливень | Синоптические процессы, атмосферные фронты, значительная конвективная неустойчивость, экстремально-мощное развитие кучево-дождевой облачности. Рельеф местности | Количество ожидаемых осадков 30 мм и более за 1 ч и менее. Расчетное время предупреждения от момента начала явления | Гидродинамический. Поток воды, затопление территории, дождевой паводок. Размыв почвы, дорог, возникновение текучего состояния почвы. Повреждение сельскохозяйст-венных культур, затруднения в работе транспорта и проведении наружных работ. Подмыв берегов рек; возникновение оползней, сход селей, лавин | |
| 7 Сильная метель | Синоптические процессы, циклоны. Атмосферные фронты. Периферия антициклона, где сильные барические градиенты вызывают низовую метель | Выпадение и перенос снега при скорости ветра 15 м/с и более; на побережье арктических и дальневосточных морей 20 м/с и более в течение 12 ч и менее. Направление ветра. Средняя и максимальная скорости, м/с. Количество осадков, мм. Высота снежных заносов, см. Горизонтальная видимость, м. Расчетное время предуп-реждения от момента начала до 2—3 сут | Гидродинамический и аэродинамический. Ветровая и снеговая нагрузка. Снежные заносы. Повреждение и разрушение построенных линий связи и электропередач. Затруднения в работе транспорта | |
| 11 Сильный гололед (сложное отложение) | Циклоны в зимний период, теплые сектора циклонов, вынос теплого влажного воздуха на холодную поверхность (при температуре у Земли от 0 до минус 8 °С). Периферия стацио-нарных антициклонов или перед теплым малоподвижным фронтом; местные физико-географические особенности | Прогноз синоптической ситуации, температуры воздуха, °С. Интенсивность, мин, толщина отложения, мм. Диаметр отложения льда на проводах 20 мм и более, для сложного отложения и налипания мокрого снега 35 мм и более | Гравитационный. Гололедная нагрузка на провода, на поверхность. Обрыв проводов. Затруднение в работе транспорта. | |
| 12 Сильный мороз | Тыловая часть циклона, центральные части антициклона в холодный период года | Прогноз синоптической ситуации, прогноз температуры воздуха у поверхности Земли минус 30 °С и ниже для Европейской территории России; минус 50 °С и ниже для районов Сибири и Дальнего Востока в течение 5 сут и более. Размерность: °С, период — количество суток с сильным морозом с заблаговременностью, момента начала явления до 3—7 сут | Тепловой, аэродинамический. Охлаждение почвы, воздуха. Обморожение, прекращение всех видов наружных работ. Нарушение в теплоснабжении, затруднение работы транспорта, простудные заболевания животных, людей. | |
| 13 Сильная жара | Юго-восточная, южная часть циклона, центральные части антициклона. Устойчивый вынос сухих теплых воздушных масс на данный регион в теплое время года | Прогноз синоптической ситуации, прогноз температуры воздуха у поверхности Земли плюс 30 °С и выше в течение 10 сут и более. Размерность, °С, период — количество суток с сильной жарой. Заблаговременность от момента начала явления до 3—7 сут | Тепловой, аэродинамический, перегрев почвы, воздуха. Тепловые удары, нарушения в работе транспорта, электроснабжения. Заболевания людей, животных. Гибель сельскохозяйственных культур |
Практические задания.
Описать процедуру мониторинга и прогноза конкретного опасного метеорологического явления (включая указание технических средств, посредством которых проводится наблюдение и контроль параметров и характеристик явления) и назвать районы, для которых следует принять экспертное решение об опасности геологического явления.
Вспомогательный методический материал и оборудование:
Полный текст ГОСТ Р 22.1.07-99 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование опасных метеорологических явлений и процессов: общие требования».
Физическая карта территории Российской Федерации.
Рекомендуемая форма практического занятия:
Разбиение студенческой группы на 16 подгрупп, закрепление за каждой группой одного из опасных метеорологических явлений и дальнейшая работа по подгруппам.
Исследовательская задача.
Исследовать состояние технического обеспечения мониторинга и прогнозирования опасных метеорологических явлений, выявить проблемные места, предложить возможные технические решения.