Астапенко П.Д. Вопросы о погоде

Подождите немного. Документ загружается.

учитывать еще и другие факторы, влияющие на процесс

образования облаков: изменение свойств воздуха при его

взаимодействии с земной поверхностью, испарение с

поверхности воды и суши, влияние рельефа, суточный ход

температуры и влажности воздуха, освещенность отдель-

ных участков Земли солнечными лучами и многое, многое

другое...

Синоптикам надо предсказать не только наличие обла-

ков, но и их количество (оно определяется в баллах, то

есть в десятых долях небосвода, закрываемых облаками),

а также и форму облачности, высоту ее нижней и верхней

границ. Здесь синоптику немало помогает личный опыт.

11. 17. Как предсказывают осадки?

Все наиболее существенные для человеческой деятель-

ности осадки выпадают из облаков. Это дождь, снег, град,

морось, ледяная крупа, снежные зерна и снег с дождем

или мокрый снег. Некоторые виды осадков могут выпадать

из воздуха, без облаков: роса, иней, изморозь, ледяные

кристаллы. Однако по количеству и частоте выпадения

их даже нельзя сравнивать с осадками из облаков. Еже-

дневно из облаков на Землю выпадает 800 млрд. т пресной

воды в виде различных осадков, за год это составляет

слой метровой толщины... Однако выпадают осадки на

земной поверхности очень неравномерно и, кроме того,

с очень различной регулярностью в различные сезоны.

В принципе прогнозировать осадки можно исходя из

прогноза облачности: метеорологам хорошо известно, какие

облака дают осадки, а какие нет, помимо этого, известно,

из каких облаков какие выпадают осадки.

Облака верхнего яруса, состоящие из одних ледяных

кристаллов, — перистые, перисто-слоистые и перисто-куче-

вые — осадков не дают совсем. Из облаков среднего яруса

(высоко-слоистые и высоко-кучевые), состоящих из смеси

кристаллов и очень мелких капелек переохлажденной

воды, осадков, достигающих поверхности земли, также

практически не выпадает, если не считать отдельных

снежинок в зимнее время. Фронтальные облака, располо-

женные в нижней тропосфере, неоднородные по структуре,

размерам водяных капель и ледяных кристаллов, из кото-

рых они состоят, дают интенсивные обложные осадки

в виде дождя, снега и мороси (это главным образом

слоисто-дождевые облака и сопутствующие им разорванно-

дождевые и слоистые облака). Слабые обложные, выпада-

ющие с перерывами осадки могут давать и нефронтальные

слоистые и слоисто-кучевые облака (в основном в холодное

время года). Наконец, осадки ливневого типа, сильные

и сравнительно непродолжительные, выпадают из самых

мощных, сильно развитых по вертикали облаков, имеющих

смешанную структуру, — кучево-дождевых и мощно-куче-

вых.

В первом приближении задача прогноза осадков может

считаться решенной, если успешно решена задача прогно-

за облачности. На деле бывает несколько сложнее, но не

будем вдаваться здесь в детали технологии прогноза

осадков, интересные лишь профессионалам-метеорологам.

11. 18. Какие осадки предсказывать труднее всего?

Труднее всего предсказывать выпадение осадков из

облаков, которых еще нет и возникновение которых еще

только ожидается. Так как в этом случае «прогноз состав-

ляется по прогнозу», то вероятность правильности прогно-

за осадков будет равна произведению вероятностей пра-

вильности двух прогнозов (например, при оправды-

ваемости каждого вида прогноза в отдельности, равной 0, 8,

итоговая вероятность окажется равной 0, 64). Иначе говоря,

возможность ошибки возрастает. Следовательно, легче

прогнозировать осадки из уже имеющихся облаков, из

которых выпадает дождь или снег в другом районе, откуда

облака и осадки могут прийти с воздушным потоком в

интересующий нас район. Так бывает при фронтальных

осадках, охватывающих большой район и перемещающих-

ся с определенной закономерностью. Труднее предвидеть

осадки в безоблачную погоду при отсутствии атмосферных

фронтов: нужно определить возможность развития внутри-

массовой облачности и достижения ею такой стадии, когда

облака начнут давать осадки. Можно ошибиться в оценке

интенсивности процесса и определении времени начала

выпадения осадков и, наконец, что весьма существенно, —

в месте выпадения осадков при правильном прогнозе двух

предшествующих деталей: осадки из развивающегося

отдельного кучево-дождевого облака могут выпасть не в

том пункте, в котором их ожидали, а рядом, в нескольких

километрах в стороне, поскольку они будут носить локаль-

ный характер, свойственный внутримассовым ливневым

осадкам. Ливни выпадают пятнами; даже в пределах одного

города они могут быть в одном районе и не быть в соседнем,

чего не случается с обложными дождями или снегопадами.

Еще труднее предсказать вид осадков из отдельных

облаков: выпадет ли просто дождь или дождь с градом.

В итоге можно сказать, что труднее всего предвидеть

выпадение определенного вида внутримассовых осадков

в конкретном месте, в определенное время. Именно поэтому

такого вида прогнозы составляются не для отдельных

населенных пунктов, а для района. Для таких осадков

вполне правомерны формулировки типа: «местами кратко-

временные ливневые дожди». Мы не вправе требовать от

синоптиков больше того, что они в состоянии дать.

11. 19. Как предсказывают пыльные бури?

Возникновение пыльных бурь связано с двумя усло-

виями: соответствующим состоянием почвы и достаточной

скоростью ветра. Если почва сухая, рыхлая, лишена снеж-

ного или травяного покрова, то при сильном ветре она

легко выдувается и в воздух вздымаются облака пыли —

начинается пыльная буря. Чтобы предсказать ее возник-

новение, надо убедиться в наличии первого из перечислен-

ных условий. Если первое условие налицо — а об этом

позволяют судить количество выпавших осадков, время

и продолжительность их выпадения, данные о влагосодер-

жании почвы, температуре воздуха, — синоптики могут

безошибочно предсказать пыльную бурю, как только обна-

ружат на картах погоды типичную ситуацию для возникно-

вения сильных устойчивых ветров. Обычно это бывает

периферийная часть мощного устойчивого антициклона

над Азией в зимнее время года. В бесснежные зимы над

Поволжьем, Северным Кавказом, югом Украины при этом

могут быть пыльные бури. В Средней Азии, где легкие

лёссовые почвы, они могут возникать и при других ситуа-

циях, иногда вслед за вторжением холодного воздуха,

на холодных атмосферных фронтах.

Для предсказания пыльных бурь требуется хорошее

знание местных условий, наличие обширной метеороло-

гической информации и владение методикой прогноза

этого опасного явления погоды.

11. 20. Как

предсказывают шторм на море?

Морские синоптики предсказывают штормовую погоду,

пользуясь картами погоды и данными метеорологических

искусственных спутников Земли. Штормы на море вызы-

ваются циклонами, в которых есть обширные зоны ненаст-

ной погоды с сильным ветром и связанным с ним волне-

нием моря. Наличие циклонов и их перемещение фиксиру-

ется на картах погоды и фотографиях поверхности океана

со спутников. Будущее положение циклонов предвычисля-

ется с помощью ЭВМ. Вся сумма информации о циклонах

позволяет синоптикам предвидеть приход штормовой пого-

ды. Волнение моря может возникнуть и при совершенно

безоблачном небе — когда вдали от интересующего нас

участка моря или побережья проходит циклон. Морские

метеорологи в состоянии предсказать и такую ситуацию.

Иногда волнение моря наблюдается даже в тихую погоду —

это так называемая мертвая зыбь — волнение, пришедшее

издалека. Для прогноза штормов на море у метеорологов

также есть специальная методика.

11. 21. Как предсказывают сильные морозы зимой?

Прогноз температуры воздуха для синоптиков — одна

из наиболее простых задач, хотя в отдельных случаях и он

представляет определенные трудности. Дело в том, что

температура в приземном слое воздуха сильно зависит от

состояния облачности и просчеты в прогнозе облачности

почти неизбежно влекут за собой ошибки в прогнозе

температуры. Однако изменения температуры поддаются

строгим вычислениям, с помощью ЭВМ они производятся

достаточно надежно. Случаи сильных морозов в средних

широтах связаны обычно с вторжением масс очень холод-

ного воздуха из арктических районов. Чаще всего это

бывает после прохождения глубоких циклонов, в тыл кото-

рых и втягивается холодный арктический воздух. Процесс

таких вторжений холода из Арктики хорошо прослежива-

ется на картах погоды. На них же видны и те низкие

температуры воздуха, которыми характеризуется каждое

вторжение. На прогностических картах погоды, полу-

чаемых с помощью расчетов на ЭВМ, видно ожидаемое

положение всех барических систем — циклонов и анти-

циклонов, по ним же легко определяется, какие воздушные

массы циркулируют в этих системах. Это облегчает синоп-

тикам прогноз температуры в каждом интересующем нас

районе, в том числе и прогноз экстремально низких темпе-

ратур, то есть сильных морозов, приносимых к нам из

Арктики.

В Сибири сильные морозы могут наблюдаться и без

вторжений арктических масс воздуха: в условиях длитель-

ной безоблачной антициклонической погоды и безветрия

местный воздух в приземном слое сильно выхолаживается

и морозы в континентальных районах средних широт

нередко бывают сильнее, чем в Арктике. Эти случаи также

без особого труда могут быть предсказаны синоптиками,

даже без привлечения к расчетам ЭВМ.

11. 22. Можно ли предсказать засуху?

Современные методы краткосрочных прогнозов позво-

ляют предсказать сохранение засухи, если она налицо,

или прекращение ее с заблаговременностью в несколько

дней. Прогноз же засухи с заблаговременностью в не-

сколько месяцев или даже недель — задача долгосрочной

синоптики. Пока достаточно надежно эта задача не под-

дается решению. Если же говорить точнее, надежный

прогноз засухи возможен лишь в некоторых случаях и не

всегда с требуемой заблаговременностью.

11. 23. Можно

ли предвидеть возникновение смерчей?

С помощью радиолокационных наблюдений за облач-

ностью, а также данных радиозондирования атмосферы

можно обнаружить облака, способные породить смерч.

Это сильно развитые по вертикали кучево-дождевые обла-

ка, несущие в себе огромные запасы избыточной тепловой

энергии, выделяющейся при конденсации водяного пара.

Такое облако должно иметь вертикальные и горизонталь-

ные размеры не менее 10 км. Однако не каждое таких

размеров кучево-дождевое облако порождает смерч. Куче-

во-дождевые облака дают ливни, грозовые разряды, иногда

из них выпадает град или дождь со снегом, лишь некоторые

способны вызвать смерч. Таким образом, определить по

радиолокационным наблюдениям время и место возникно-

вения смерчей нельзя. Можно лишь определить наличие

условий, благоприятных для образования смерчей.

По данным радиозондирования представляется возмож-

ным определить мощность слоя термодинамически не-

устойчивого воздуха, богатого влагой. Если она не менее

нескольких километров, удельная влажность в приземном

слое — не менее 10 г/кг, а температура с высотой умень-

шается не менее чем на 10°С на каждый километр, то в

таком воздухе возможно развитие мощных кучево-дожде-

вых облаков, способных породить смерч, то есть налицо

необходимые для этого условия. Однако определить, доста-

точны ли эти условия, практически нельзя.

11. 24. Как предсказывают грозы?

Поскольку грозы могут возникать как на атмосферных

фронтах (фронтальные грозы), так и вне их, в термодина-

мически неустойчивом воздухе (внутримассовые грозы),

то их прогноз сводится, во-первых, к оценке синоптических

условий (наличие атмосферных фронтов, их состояние

и время прохождения, наличие грозовой активности или же

развитие неустойчивости в воздушной массе при типичных

для грозовой активности условиях циркуляции), а во-

вторых — к расчетам времени и интенсивности проявления

термодинамической неустойчивости в интересующем нас

районе с учетом особенностей местности и взаимодействия

воздушной массы с подстилающей поверхностью.

Существует несколько методик прогноза гроз. Для

внутримассовых гроз суть всех их сводится к учету состоя-

ния воздуха у земли и на всех доступных инструменталь-

ным измерениям высотах в ранние утренние часы и опре-

делению изменения этого состояния в дневное время при

максимальном нагревании земной поверхности солнеч-

ными лучами. Для этого требуются данные о температуре,

влажности воздуха, атмосферном давлении и ветре у по-

верхности земли и на высотах, то есть материалы призем-

ных и аэрологических наблюдений (радиотемпературного

и радиоветрового зондирования атмосферы), а также карты

погоды — приземные и высотные.

На специальном бланке аэрологической диаграммы

синоптики обычно по данным ночного радиозондирования

строят две кривые — фактического и ожидаемого днем

состояния атмосферы (кривая стратификации и кривая

состояния). Сопоставив положение этих двух кривых и

оценив размеры площади между ними на диаграмме,

синоптик может количественно оценить степень неустой-

чивости воздуха и ожидаемый днем уровень проявления

этой неустойчивости: произойдет ли развитие кучевой

облачности или нет; если произойдет, то какая это будет

облачность (плоская кучевая, мощно-кучевая или кучево-

дождевая); дойдет ли дело до выпадения ливневых осадков

или нет, будут ли осадки сопровождаться грозовыми

разрядами, есть ли вероятность выпадения града...

Составление такого прогноза требует, помимо владения

методами, еще и опыта, хорошего знания местных условий

и всех особенностей грозовой деятельности в каждом

сезоне и в каждой типичной ситуации.

11. 25. С какой заблаговременностью могут надежно

предсказываться грозы?

Для обширной территории грозы могут быть предска-

заны достаточно надежно за сутки, это позволяют сделать

карты погоды. Для населенного пункта прогноз гроз за

сутки не может считаться надежным. В этом случае тре-

буются уточнение и детализация суточного прогноза гроз

на основе анализа аэрологической диаграммы, то есть

данных радиозондирования за ночной или ранний утрен-

ний срок наблюдений. Поэтому заблаговременность состав-

ления надежного прогноза сокращается до 9—6 ч. Уточ-

нить прогноз можно и по данным метеорологических

радиолокаторов и грозопеленгаторов. Эти приборы фикси-

руют уже возникшие грозовые очаги, помогают опреде-

лить их перемещение, а следовательно, и дать предупреж-

дение о приближающейся грозе за несколько часов до ее

прихода в интересующий нас населенный пункт. Помо-

гают в оценке условий появления гроз и местные признаки,

в первую очередь характерные облака.

ПОГОДА

И ТРАНСПОРТ

Транспорт — одна из на-

иболее зависимых от погоды отраслей народного хозяйства.

Особенно это верно для воздушного транспорта, для обеспе-

чения нормальной работы которого требуется самая пол-

ная, детальная информация о погоде, как о фактически

наблюдающейся, так и об ожидаемой по прогнозу. Специ-

фика требований транспорта к метеорологической инфор-

мации заключается в масштабности сведений о погоде —

маршруты воздушных, морских судов и автомобильных

грузоперевозок имеют протяженность, измеряемую мно-

гими сотнями и тысячами километров; кроме того, метеоро-

логические условия оказывают решающее влияние не

только на экономические показатели работы транспортных

средств, но и на безопасность движения; от состояния

погоды и качества информации о ней нередко зависят

жизнь и здоровье людей.

Для удовлетворения потребностей транспорта в метео-

рологической информации оказалось необходимым не

только создать специальные метеорологические службы

(авиационные и морские — повсеместно, а в отдельных

странах еще и железнодорожные, автомобильные), но и

развить новые отрасли прикладной метеорологии: авиа-

ционную и морскую метеорологию.

Многие атмосферные явления представляют опасность

для воздушного и морского транспорта, некоторые же

метеорологические величины для обеспечения безопас-

ности полетов современных самолетов и плавания совре-

менных морских судов должны измеряться с особой точ-

ностью. Для нужд авиации и флота понадобились новые

сведения, которыми раньше не располагали климатологи.

Все это потребовало перестройки уже сложившейся было

и успевшей стать «классической» науки климатологии.

Влияние потребностей транспорта на развитие метеоро-

логии за последние полвека стало решающим, оно повлекло

за собой и техническое переоснащение метеорологических

станций, и использование в метеорологии достижений

радиотехники, электроники, телемеханики и т. п., а также

совершенствование методов прогноза погоды, внедрение

средств и методов предвычисления будущего состояния

метеорологических величин (атмосферного давления, вет-

ра, температуры воздуха) и расчета перемещения и эволю-

ции важнейших синоптических объектов, таких, как

циклоны и их ложбины с атмосферными фронтами,

антициклоны, гребни и т. п.

12. 1. Что такое авиационная метеорология?

Это прикладная научная дисциплина, занимающаяся

изучением влияния метеорологических факторов на безо-

пасность, регулярность и экономическую эффективность

полетов самолетов и вертолетов, а также разрабатывающая

теоретические основы и практические приемы их метеоро-

логического обеспечения. Образно говоря, авиационная

метеорология начинается с выбора местоположения аэро-

порта, определения направления и требуемой длины

взлетно-посадочной полосы на аэродроме и последователь-

но, шаг за шагом, исследует целый комплекс вопросов

о состоянии воздушной среды, определяющем условия

полетов. При этом значительное внимание она уделяет

и вопросам чисто прикладным, таким, как составление

расписания полетов, которое должно оптимальным образом

учитывать состояние погоды, или содержание и форма

передачи на борт заходящего на посадку самолета инфор-

мации о характеристиках приземного слоя воздуха, име-

ющих решающее значение для безопасности приземления

самолета.

12. 2. Насколько зависит от условий погоды безопас-

ность полетов?

По данным Международной организации гражданской

авиации — ИКАО (аббревиатура от английского названия

International Civil Aviation Organization), за последние

25 лет неблагоприятные метеорологические условия были

официально признаны причиной от 6 до 20% авиационных

происшествий; кроме того, еще в большем (в полтора раза)

количестве случаев они явились косвенной или сопутству-

ющей причиной таких происшествий. Таким образом, при-

мерно в трети всех случаев неблагополучного завершения

полетов условия погоды сыграли непосредственную или

косвенную роль.

12. 3. В

какой мере метеорологические условия влияют

на регулярность полетов?

По данным ИКАО, нарушения расписания полетов

из-за погоды за последние десять лет в зависимости

от времени года и климата района происходят в среднем

в 1—5% случаев. Больше половины этих нарушений

составляют отмены рейсов из-за неблагоприятных условий

погоды в аэропортах вылета или назначения. Статистика

последних лет показывает, что на отсутствие требуемых

условий погоды в аэропортах назначения приходится

до 60% отмен, задержек рейсов и посадок самолетов.

Конечно, это средние цифры. Они могут не совпадать

с действительной картиной в отдельные месяцы и сезоны,

так же как и в отдельных географических районах.

12. 4. Что влечет за собой нарушение регулярности

полетов из-за погоды?

Отмену полетов и возврат купленных пассажирами

билетов, изменение маршрутов и возникающие при этом

дополнительные расходы, увеличение продолжительности

полетов и дополнительные затраты на топливо, расход

моторесурсов, оплату услуг и обеспечения полетов, амор-

тизацию оборудования. Так, в США и Великобритании

убытки авиакомпаний из-за погоды составляют ежегодно

от 2, 5 до 5% общего годового дохода. Кроме того, наруше-

ние регулярности полетов приносит авиакомпаниям

моральный ущерб, который в конечном итоге также обора-

чивается уменьшением доходов.

Совершенствование бортового и наземного оборудова-

ния систем посадки самолетов позволяет уменьшать так

называемые посадочные минимумы и тем самым снижать

процент нарушений регулярности вылетов и посадок из-за

неблагоприятных метеорологических условий в аэропортах

назначения.

12. 5. Какие метеорологические условия могут препят-

ствовать выполнению полетов или затруднять их?

Это прежде всего условия так называемых минимумов

погоды — дальности видимости, высоты нижней границы

облаков, скорости и направления ветра, устанавливаемых

для пилотов (в зависимости от их квалификации), воздуш-

ных судов (в зависимости от их типа) и аэродромов

(в зависимости от их технического оборудования и ха-