Измерение направления и силы ветра

Ветер характеризуется скоростью и направлением.

Скорость ветра представляется вектором, горизонтальная составляющая которого значительно превосходит вертикальную составляющую. Поэтому при наблюдениях ветер характеризуется горизонтальной составляющей.

Направление ветра определяется точкой горизонта, откуда он дует. При этом указывают географический азимут или румб направлений на розе ветров. Часто горизонт делят на 8 или 16 точек (румбов).

Скорость ветра определяется в м/с или км/ч, также в условных единицах - баллах, взятых по шкале Бофорта(от 0 до 12 баллов).

Скорость ветра,выраженная в баллах, называетсясилой ветра.

Скорость и направление силы ветра меняется непрерывно. Поэтому их мгновенные значения являются неустойчивыми характеристиками ветра. Однако установлено, что они изменяются около некоторых средних значений, устойчивых в течение достаточно большого промежутка времени. Скорость усредняют в 10 - минутном интервале (иногда в двухминутном). Направление усредняют за 1-3 минуты.

На средние значения влияет порывистость ветра - отдельные беспорядочные движения воздушных масс. Порывистость ветра характеризуется максимальной мгновенной скоростью.

Скорость и направление ветра измеряют в приземном слое на высоте 10-12 метров от земной поверхности.

Направление ветра измеряют при помощи

1 - флюгарки, системы из пластины (лопасти) и противовеса, вращающегося вокруг вертикальной оси. Флюгарки располагаются в плоскости ветра, противовесом навстречу ему.

2 - матерчатый усеченный конус - определяет направление ветра. Материал натянут на металлический круг, скрепленный с металлической трубкой, вращающейся вокруг вертикальной оси. Конус больших размеров из полосатой ткани виден издалека и используется на небольших аэродромах.

3 - колесо Салейрона - на горизонтальной оси два ветровых колеса, вращающихся вместе с осью. Слабо реагирует на кратковременное изменение ветра, но весьма чувствительно к длительным переменам.

Скорость ветра измеряется анемометрами, анемографами (скорость и направление - анеморумбометрами и анеморумбографами).

4-станционный флюгер Вильда. Чувствительный элемент – флюгарка - для определения направления ветра, для скорости - стальная доска (15*30см). Скорость ветра определяют по отклонению доски (по углу отклонения и специальной таблице).

Лёгкая доска - скорость определяется до 20м/с, тяжёлая - до 40м/с.

Измерение малых скоростей - анемометрами с чашечной вертушкой, больших скоростей - анемометрами с воздушным винтом.

Скорость ветра от 2 до 30м/с измеряют индукционными анемометрами.

В экспедициях используется контактный анемометр М-25 с вертушкой.

На телевизионных и радиорелейных мачтах устанавливают анемометр М-92, который имеет устройство для обогрева при оледенении (скорость от 0 до 40м/с).

Измерение скорости ветра в атмосфере выполняютдвумя методами:

1) ведут наблюдения за перемещением поплавков, увлекаемых воздушным потоком (облака, дым, искусственно вводимый в атмосферу);

2) определяют давление, производимое воздушным потоком на датчик или измеритель.

Наиболее простым является шаропилотное наблюдение. Небольшой шар (резиновый, шелковый, пластмассовый) заполняется легким газом (техническим водородом) и выпускается в свободный полёт. Шар следует за воздушным течением. Положение его определяется с базиса, на концах которого устанавливается аэрологический теодолит, судовые теодолиты, фоторегистрирующие или радиолокаторы.

ОБЛАЧНОСТЬ

К образованию облаковприводит конденсация водяного пара.

Совокупность облаков называется облачностью небесного свода, которая характеризуется количеством облаков, их формой, высотой, направлением и скоростью движения.

Степень покрытия небесного свода облаками оценивается по 10-ти бальной шкале (каждый балл - 10% покрытия неба облаками). Чистое небо - 0баллов, сплошная облачность - 10баллов.

Существует морфометрическая классификация облаков, в основу которой положена высота нижней границы расположения облаков и их внешний вид (табл.1).

Таблица 1 – Морфологическая классификация облаков

Ярусы облаков, высота основания, км	Название облаков. описание внешнего вида	Международное сокращенное обозначение
А. Верхний ярус >6	Перистые Перисто-кучевые Перисто-слоистые	Ci Cc Cs
Б. Средний ярус 2- 6	Высококучевые Высокослоистые	Ac As
В. Нижний ярус <2	Слоистые Слоисто-кучевые Слоисто-дождевые	St Sc Ns
Г. Облака вертикального развития	Кучевые Кучево-дождевые	Cu Cd

Определение нижней границы облаков визуально ненадёжно, поэтому используют шары - пилоты.

В темную часть суток высоту облаков определяют с помощью прожекторной установки. Луч направляют вертикально вверх на облака и на расстоянии z от места установки прожектора измеряют при помощи теодолита направление на пятно, образованное лучом прожектора на облаках.

Высота облака определяется по формуле

+h, (3.6)

где - вертикальный угол;

h - разность высот установки прожектора и теодолита.

Существует специальная установка для измерения высоты облака (ПИ-45-1), которая состоит из прожектора и визира.

Погрешность – не более 10%.

По своей природе к облакам близок туман - мельчайшие капельки воды. Туман уменьшает прозрачность и видимость воздуха. Для оценки прозрачности атмосферы используют шкалу видимости (10 баллов):

0 - видимость менее 50метров

1- 50 - 200метров

2 - 200 - 500метров

3 - 500м - 1км

4 - 1км - 2км

5 - 2км - 4км

6 - 4км - 10км

7 - 10км - 20км

8 - 20км - 50км

9 - более 50км

10 - максимальная видимость.

Андрей Петрович Капица прорубил ледник на 3,5км и получил полный анализ погоды за полмиллиона лет. Это открытие дало карту всех ледниковых периодов, выяснилось: каждые 110тыс. лет бывает резкий всплеск потепления, потом за 100тыс. лет климат охлаждается, но за 10тыс. лет температура опять поднимается. Это саморегулируемая система, очевидно, связана с орбитальным движением Земли.

ЛЕКЦИЯ №7