WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 


Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«QG ' T 7 S МИНИСТЕРСТВО B b i c u t e r o И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Труды, выпуск 19 АВИАЦИОННАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ згэ ЧЭ О ч• : Б ИБ ...»

-- [ Страница 1 ] --

QG

'

T 7 S

МИНИСТЕРСТВО B b i c u t e r o И СРЕДНЕГО

СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Труды, выпуск 19

АВИАЦИОННАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ

згэ

ЧЭ

О

ч•

:

Б ИБ I! ОТЕК

Л-ни' г адского

Гидрометеоролог ческого

_______ И о т и т у т а

ЛЕНИНГРАД

В сборнике опубликованы работы профессорскопреподавательского состава метеорологического факультета ЛГМИ, посвященные актуальным проблемам авиационной метеорологии.

Рассматриваются основные синоптико-климатические характеристики аэропортов и критерии авиационно-климатического районирования территорий, вопросы диагноза и прогноза болтанки самолетов, результаты исследований облачности и атмосферной видимости.

Приводятся данные о траекториях циклонов в районах авиатрасс и др.

Сборник рассчитан на научных работников и специалистов, работающих в области авиационной метеорологии, аэроклиматологии, а т:йкже на синоптиков АМСГ.

Ответственный редактор доцент, канд. физ.-мат. наук С. В. Солонин В, М. ШАЛАЕВ

О НЕКОТОРЫХ СИНОПТИКО-КЛИМАТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИКАХ АЭРОПОРТОВ

В работах Д.Н.Лаврищева [ 3 ], Е.А.Напётваридзе [4], В.Л.Архангельского и В.К.Петренко [ 1 ], Я.
Кнудсена [9] и других авторов уделено внимание исследованию высоты нижней границы облачности, дальности горизонтальной видимости и других метеорологических элементов и явлений, а также влиянию на них направления и скорости ветра, температуры воздуха, туманов, осадков, метелей, в свою очередь обусловленный различными синоптическими процессами. Указанные исследования, выполненные на материалах наблюдений в аэропортах под Москвой, в Закавказье, на Дальнем Востоке и в Норвегии, предстазляют собой примеры комплексного, подхода к решению задачи, результаты которого помогут улучшить прог нозы в районе указанных аэропортов. В этом отношении особенно интересна работа О.Эссенвангера [ 7 ], в которой по материалам наблюдений'аэропорта Вашингтона и метеорологических станций в Сиэтле, Арджентиле и Джексонвиле (США) разработана методика вычисления параметров свяви между направлением ветра и степенью покрытия неба облачностью или' дальностью горизонтальной видимости. Предложенная Эссенвангером методика позволяет вести обработку исходных данных с помощью вычислительных машин. Заслуживают внимания также работы С.Н.Венхо [ 1 0, 1 1 ], Х.Гусса и X.Регула 81. Первым составлены авиационно-климатическиё характеристики аэропортов Финляндии (Кеми и Луонетьярви), а вторые выполнили аналогичное исследование для 7 аэропортов ФРГ (Гамбурга, Бремена, Ганновера, Дюссельдорфа, Кёльна, Франкфурта, Штутгарта, Нюрнберга и Мюнхена). Указанные авторы на основании статистической обработки наблюдений метеорологических станций, находящихся в зоне аэродрома, получили зиноптико-климатические характеристики, отражающие специфические требования по наземному обслуживанию авиации и, в частности, валета и посадки самолетов.

Из литературных источников также известно о ряде работ японских метеорологов, которые используют наблвдения в аэропортах Осака и Яо и устанавливают свяви между дальностью горизонтальной видимости и нижней границей облачности или зависимбсть горизонтальной видимости от направления и скорости ветра.

Все упомянутые в ш е работа имеют один общий недостаток, заключающийся в том, что ах авторы выбирали критерии сложных: метеорологических условий ( плохой погоды) или показатели, характеризующие связи и зависимости между ними, с учетом только узких задач, стоявших перед ними. Поэтому и результаты их исследований мало или вообще несравнимы между собой.

Материал и метод исследования В настоящей работе рассматривается сочетание метеорологических элементов (направление и скорость ветра, дальность горизонтальной видимости, высота нижней кромки облачности ) и обусловливавшие их атмосферные процессы в районе Ленинграда. Указанный комплекс предложен Научно-исследовательским институтом агроклиматологии Главного управления гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР. Эти характеристики согласуются с рекомендациями Всемирной метеорологической. организации по обработке метеорологических наблюдений для удовлетворения запросов авиации.

Для изучения указанного комплекса метеорологических элементов-ветер (направление и скорость ), дальность горизонтальной видимости, высота нижней границы облачности - использованы учащенные (через 2 часа) визуальные и инструментальные наблюдения в районе Ленинграда за 8 лет- (1952-1959.гг.) в январе, апреле, июле и октябре - наиболее типичных месяцев, отражающих особенности четырех климатических сезонов. В целом было обработано 11 814 метеорологических наблюдений. Все вычисления выполнены дипломантами Ленинградского гидрометеорологического института Н.Й.Новожиловой и И.М.Кузмичевой под руководством автбра статьи.

Эти материалы позволили определить повторяемость направлений (по восьми румбам ) и скоростей ветра ( по каждому румбу для градаций' 1 - 3, 4 - 6, 7 - 9, 10-12, 13-15, 16-20 и » 20 м/сек.,).

Среднее число штилей дано отдельно. Для различных интервалов скорости ветра по направлениям вычислена повторяемость дальности горизонтальной видимости в пределах^!, 1 - 2, 2-4* 4 - 1 0 и » 10 км. И, наконец, для этих же пределов дальности горизонтальной видимости определена повторяемость высот нижней границы облаков при общем количестве от 5 баллов и больше по еле- j деющей шкале: 4 100, 100-200, 200-300, 300-600, 600-1000 и »tooo м.

Таблицы с результатами вычисления повторяемоеей исследуеIIQF9 комплекса метеорологических элементов оказались очень j громоздкими и, следовательно, мало пригодными для практическог о, в частности, оперативного использования. Поэтому была сделана попытка представить полученные результаты графически в.двух вариантах. Первый вариант графика предложен Н.И.Новожиловой. Он представляет собой перевернутую систему прямоугольны* координат. На оси ординат отложены направления ветра и величины их повторяемости, а также среднее число штилей. На оси абсцисс, которая помещена вверху, нанесены значения скоростей ветра по градациям. Повторяемость каждой из них по румбам изображена в виде различных по величине прямоугольников. Внутри каждого прямоугольника размещены столбики, размер которых с о ответствует той или иной повторяемости различных значений дальности горизонтальной видимости. По нижней кромке каждого столбика, но в противоположном направлении от их основания также в виде разных по величине столбиков обозначена повторяемость тех или иных высот нижней границы облаков. Каждая градация высоты облаков расположена в определенной последовательности слева направо, по мере.увеличения ее.

Второй вариант графика разработан И.М.Кузмичевой. За основу его взята posa ветров. На каждом из восьми лучей в заданном масштабе отложены величины повторяемости направлений ветра.

Концы лучей соединены сплошной линией. Цифра около точки пересечения лучей ( в середине розы ветра) показывает среднее число штилей. От центральной точки ровы ветра на одинаковом расстоянии друг от друга проведены окружности. Число их соответствует принятым для обработки градациям скоростей ветра. Точки пересечения окружностей с лучами являются исходными для нанесения векторов вдоль каждого из восьми лучей (румбов), направленных к внешней стороне розы ветра. Ширина вектора^изображенная в выбранном масштабе, соответствует значениям повторяемости той или иной градации скоростей ветра в зависимости от направления. Отрезки лучей по восьми румбам, заключенные между двумя соседними окружностями, рааделены на пять равных частей. Они соответствуют пределам дальности горизонтальной видимости, величины которых возрастают в направлении к внешней стороне ровы ветра. На участке луча (румба), равного по длине одному из пределов дальности горизонтальной видимости, нанесена шкала высот нижней границы облачности. Значения их также возрастают в направлении к внешней стороне розы.

Повторяемость пределов дальности горизонтальной видимости и высот нижней границы облаков показана на графике следующий образом. Слева по направлению луча от центра розы изображены столбики, размеры которых, как и на первом варианте графика, отражают величины повторяемости тех или иных пределов дальности горизонтальной видимости.

Справа от них также по направлению луча от центра к внешней стороне ровы ветра и тоже в виде столбиков различных размеров показана повторяемость градаций высот нижней границы облачности. Внутри первой окружности (около центра ровы) и в направлении вверх и внив от условной горизонтальной линии изображена теми же столбиками повторяемость градаций дальности горизонтальной видимоеб ти и высот нижней границы облаков, наблюдаемых при штилях. Повторяемость градаций указанных метеорологических элементов возрастает по мере удаления от центра графика.

На р и с. 1 - 4 даны оба варианта графиков, характеризующих повторяемость указанного комплекса метеорологических элементов в январе, апреле, июле и октябре (для января и июля - второй вариант графика, для апреля и октября - первый вариант). Сопоставляя их, необходимо отметить, что первый вариант довольно простой и вместе с тем несколько необычный по сравнению с известными из литературы графиками и схемами распределения метеорологических элементов.

В табл.1 приведена повторяемость различных барических образований и атмосферных фронтов для каждого из четырех месяцев (январь, апрель, ишь, октябрь).

Совместный анализ графиков ( р и с. 1 - 4 ) и табл.1 позволяет рассмотреть особенности сезонного распределения комплекса метеорологических элементов (ветер, видимость, высота нижней границы облачности ) и обусловливающие их синоптические процессы.

Таблица 1 Повторяемость ( в %) барических образований и атмосферных фронтов в районе Ленинграда.

–  –  –

При этом весьма существенное значение имеет выбор "входного" канала, т. е. одного из трех метеорологических элементов, которому принадлежит ведущая роль в изучаемом комплексе. В данном случае "входным" каналом принято направление ветра, характеризующее перенос воздушных масс, обладающих различными физичес-* кими свойствами и определяющих в значительной степени д а л ь ность горизонтальной видимости и высоту нижней границы облачности.

' 1. Комплекс метеорологических элементов в зимний период В январе ( р и с. 1 ) сравнительно часто наблюдается западный (17,9#)и несколько реже юго-западный ветры 1 5, 2 ^ ). ' Д л я западного ветра наиболее характерными являются скорости 4 - 6 м / с е к.

(33,4%)', для юго-западного - 7-9 м / с е к. ( 3 5, 9 % ). Повторяемость небольших скоростей ( 1 - 3 м / с е к. ) западного ветра в 2 раза больше по сравнению с юго-западным ( 2 6, 4 и 12,1^ соответственно). Для скоростей 10-12 м/сек.имеет-место обратное соотношение (.10,9%-западный, 20,9^-юго-западный). Общим для обоих направлений ветра является несущественное различие в повторяемости больших скоростей ( о т 13 до 20 м / с е К. ),, которая колеблется в пределах 1, 3 - 0, 4 ^.

Эти характеристики воздушных потоков определяются синоптическими процессами - теплыми секторами циклонов, в большинстве случаев перемещающимися с запада на восток ( повторяемость теплых секторов 9,4ft). В результате происходит частая смена воздушных масс и'значительная повторяемость атмосферных фронтов ( т е п л ы х - 1 0, и холодных-7,9%). Нередки и фронты окклюзии (7,0%), которые преимущественно имеют характер теплых фронтов. Указанные синоптические процессы и фронтальные типы погоды обусловливают дальность горизонтальной видимости и определяют высоту нижней границы облачности.

Оба эти метеорологических элемента не имеют четко выраженной, связи с колебаниями скоростей в е т р а. Так, когда юго-западный ветер отличается диапазоном скоростей 1-12 м / с е к., преобладает горизонтальная видимость 4-10 км (повторяемость 5 5, 4 При аналогичных скоростях западного ветра часто наблюдается хорошая горизонтальная видимость ( »10 км)," которая понижается 'до 4-10 км при скоростях 1 - 3 м/сек. Если скорости не более 1 - 3 м/сек., повторяемость обеих градаций видимости меняется в пределах 5 3, 3 - 5 8, 3 и 4 5, 4 $ соответственно. Дальнейшее возрастание скоростей ( о т 13 до 20 м / с е к. ) сопровожда-• ется заметным ухудшением дальности горизонтальной видимости увеличивается повторяемость таких ее градаций, как 1 - 2 и 2 - 4 км.

( 1 7, 7 - 1 0 0 и 2 1, 4 - 2 2, 7 % ). Кроме того, когда отмечается юго-западный ветер со скоростью 20 м / с е к., появляется горизонтальная видимость & 1 км ( повторяемость 17,6/6).

Дальность горизонтальной видимости в пределах 1 - 2 км.отмечается при скоростях 1-12 м / с е к. ветров обоих направлений ю

–  –  –

( 2, 6 - 8, 9 м/сек. для юго-западного и 2, 1 - 7, 1 м/сек. для западного). Ухудшение горизонтальной видимости до 6 1 км при скоростях 1-6 м/сек. более часто, если наблюдается западный ветер, по сравнению с юго-западным (повторяемость ' 1, 1 - 3, 7 и 0,9/6 соответственно). Градации горизонтальной видимости 2 - 4 км повторяются чаще по сравнению с предыдущими, хотя она при обоих направлениях ветра мало зависит от их с скоростей ( До: • 12 м / с е к. ). Изменение этой градации видимости составляет 0, 8 юго-западный ) и 2,6-6,5% (западный). Усиление ветра отражается также на увеличении повторяемости горизонтальной видимости 2 - 4 км ( д о 17,6-24,0%).

. Между положением высоты нижней границы облачности и скоростью ветра указанных направлений нет четко выраженной связи.: Лучше согласуется ее высота с горизонтальной видимостью, причем, чем лучше видимость, тем выше граница нижней облачности. Когда горизонтальная видимость 4 1 км, высота облачности, как правило, остается неопределенной. В условиях видимости 1 - 2 км облачность наблюдается на уровнях ^ 100 м ( 1 2, 6 $ для юго-западного и от 6, 4 до 13,7/fc для западного), причем наиболь шие величины повторяемости этой высоты относятся к скоростям 1-3 м/сек. По мерэ возрастания скоростей преобладает высота облачности 100-200 м и особенно 200-300 м (юго-западащй вет е р ). Повторяемость указанных высот облачности составляет 43,7-64,3/6. Если скорости ветра данного направления достигают 7-12 м/сек. и больше, высота облачности снова повышается до 300-600 м (62,8-56,3/21 Затем имеют место резкие колебания ее уровней в пределах 200-600 м и снова 4 100 м, когда „скорости возрастают до 16-20и 20 м/сек. С повторяемость этих градаций 60,0-100%). Если дальность горизонтальной видимости 2 - 4 км, то высота облачности при скоростях 1-3 м/сек. колеблется от 4 100 до 600 м с одинаковой степенью вероятности (33,3%). С возрастанием скорости нижняя граница облачности изменяется в пределах 100-300 м (50%). При дальнейшем усилении ветра (от 10 до 12 м / с е к. ) уже устойчиво преобладает

•высота облачности 300-600 м С 50,0-100% ).

Для остальных градаций видимости и скорости ветра*отмечаются высоты облачности 200-300 й 300-600 м ( 2 7, 6 - 5 3, 3 % ). Если наблюдается западный ветер, то для каждой градации скорости ( н е превышающей 7-9 м / с е к. ) выступает одна закономерностьвозрастание высоты облачности от ^ 100 м (видимость 1 - 2 км ) до 300-600 м в условиях горизонтальной видимости 4-10 и 10 км (повторяемость в первом случае 35,0-45,2%, во втором 36,6-49,5%). Устойчивость высоты облачности 300-600 м характерна для больших скоростей, ати данные, с одной стороны, подтверждают известные результаты, полученные И.Г.Пчелко t 51, о том, что при плохой горизонтальной видимости наиболее часто отмечается и низкая облачность. С другой стороны, в обнаружейных сочетаниях горизонтальной видимости и высоты нижней границы облачности проявляется влияние атмосферных фронтов, приближение и прохождение- которых в районе исследуемого аэропорта вызывает усиление ветров указанных направлений и выпадение осадков. В частности, если это мелкий снег, то горизонтальная видимость может ухудшаться, по данным А.С.Зверева [ 2 до 1 км, причем немалая роль в этом принадлежит метелям. В | свою очередь указанные явления отражаются на колебании высоты нижней границы облачности,, которая.часто снижается до 50— J 100 м, а иногда и до земли, когда происходит переход ее в ту;

ман, образующийся обычно при слабых ветрах в результате адве;

ции сравнительно теплого и влажного морского воздуха на охла:

денную'поверхность суши. Тем не менее дальность горизонтальной видимости 4 1 км наблюдается при юго-западном и западно!

ветрах довольно редко С до 3, 7 ), несмотря на частые вторжени!

морского воздуха умеренных широт. Это свидетельствует о зна-j чительной трансформации нижних слоев морского воздуха умерен ных широт по пути перемещения с Атлантики к западным районам!

Европейской территории СССР. j В качестве иллюстрации изложенного можно привести некото-!

рые примеры.21 января ! 1957 г. циклон с давлением в центре I 955 мб перемещался с запада на восток. Район аэропорта оказался в сфере влияния его теплого сектора. Наблюдавшиеся при этом юго-западные ветры достигали скорости 10-12 м / с е к. и со!

провождались моросящими осадками, которые ухудшили дальность' горизонтальной видимости до 6 - 8 км. Высота нижней границы сплошной слоистой облачности была 300-400 м. При приближении холодного фронта ветер усилился до 24 м / с е к., и, когда фронте прошел, он сменил направление на западное, скорость его умеь:

шилась до 14-18 м / с е к., осадки прекратились, облачность рас-;

сеялась и дальность горизонтальной видимости улучшилась до 10 км и больше.

В'другом случае, относящемся к 23 января 19.5.5 г.,погоду в же местности определяла периферия ложбины циклона с центром северо-восточнее Петрозаводска. На станции отмечался западав ветер со скоростями 2 - 3 м / с е к. и поступление влажного морскс го воздуха, способствовавшего образованию низкой облачности (высота 130-188 м ). Близость вторичных холодных фронтов вре-j менами обусловливала выпадение с н е г а.

Дальность горизонталь-:

ной видимости не превышала 3 - 4 км. При сплошной низкой обла ности, насыщенном влагой воздухе и слабом ветре создались ус ловия для образования тумана. В результате дальность горизо] тальной видимости ухудшилась до 0, 2 км.

Ветры южного и юго-восточного направлений отличается поч ти такой же повторяемостью, как западный и юго-западный,т.е 17,4 и 14,9/6 соответственно, но режим скоростей у них разли!

:

ный. Для важного ветра преобладающими являются скорости 7-9 м / с е к. ( 32,4/6), для юго-восточного - 4 - 6 м / с е к. С 3 8, 6 ^ ) 10 Значительна-повторяемость.и других градаций скоростей, таких,, как 1 - 3 м/сек. (16,7% для обоих направлений), 10-12 м/сек.

(16,7% для южного и 12,1% для юго-восточного). Максимальные скорости этих ветров не превышают 16-20 м/сек. и они, отличаясь, ничтожной повторяемостью, чаще наблюдаются у южного ветра по сравнению с юго-восточным С 2, 8 и 0,4% соответственно).

Синоптические процессы,порождающие их, связаны главным образом с передними частями циклонов ( повторяемость 12,3%), ложбинами (5,9%)и с фронтальными разделами, а также с западными перифериями антициклонов ( 4,0% ). Эти синоптические процессы и воздушные потоки указанных направлений обусловливают перенос масс воздуха с Атлантики и из центральных районов Европейской территории СССР, обладающего более резко выраженными континентальными особенностйми. Это и определяет дальность горизонтальной видимости, которая при южном ветре отличается большой изменчивостью в каждой из градаций скоростей, причем наиболее часто наблюдаются пределы видимости 4 - 1 0 км ( 4 5, 5 для скоростей 1-12 м / с е к. ).

Горизонтальная видимость 1 - 2 км наблюдается при скоростях 1 - 6 м/сек. ( повторяемость 10,4-4,9%); когда имеют место скорости 7-15 м / с е к., видимость ухудшается до 4 1 км (повторяемость 0, 4 - 1 4, 7 % ). Хорошая видимость ( 10 км) появляется наиболее часто при градациях скоростей южного ветра 4 - 9 м/сек.

(повторяемость ее 45,6%). Эти данные указывают на большую роль в режиме дальности горизонтальной видимости фронтальных процессов и обусловливаемых ими осадков, а также метелей. Колебания высоты нижней границы облачности определяются этцми же процессами. Они более тесно связаны с изменением видимости, чем скорости ветра. Так, преобладание высоты 100-200, 200-300 м (60-42,8% ) наблюдается при видимости 1 - 2 км, причем в этом случае влияние скорости ветра проявляется слабо. С улуч шением горизонтальной видимости повышается и нижняя граница облачности. Она чаще наблюдается на высоте 200-300 и ЗОО-бООм ( 4 3, 8 - 6 1, 5 % ). В этом случае влияние скорости ветра более ваметно - чем она больше, тем нижняя кромка облаков выше. Для хорошей видимости О 10 км) наиболее типична высота облачности 300-600 м, повторяемость которой возрастает с увеличением скоростей до 7 м/сек. ( 57,9-63,8%), затем снижается до 33,0%, когда отмечаются скорости 7-9 м / с е к., и снова растет с увеличением скоростей до 15 м/сек. "Провал" повторяемости этой высоты облаков при скоростях 7-9 м/сек.-можно объяснить, повидимому, тем, что такие скорости наиболее типичны для прохождения фронта, которое сопровождается резким снижением облачности.

Для юго-восточного ветра наиболее характерные соотношения между его скоростями, дальностью горизонтальной видимости и высотой нижней границы облачности будут несколько иными по сравнению с южным ветром. Здесь наиболее значительные колебания горизонтальной видимости происходят при слабых и умеренных скоростях С 1-6 м / с е к. ). В этом диапазоне скоростей наблюдается, горизонтальная видимость 4 1 км ( 2, 0 - 3, 5 % ), но она не отмечается совсем, когда скорости юго-восточного ветра начинают возрастать. Несколько большей является повторяемость горизонтальной видимости 1-2 км (7,6-14,3% ) при скоростях 1-12 м/сек. В случае дальнейшего роста скоростей указанный предел горизонтальной видимости становится преобладающим (повторяемость 40Однако для скоростей 1-12 м/сек. наиболее часто отмечается горизонтальная видимость 4 - 1 0 км (47,0-65,2% ). Дальнейший рост:скоростей резко снижает повторяемость этой градации видимости ( 13,4%). Хорошая видимость ( » 1 0 км ) сравнительно часто наблюдается при скоростях 4 - 6 м/сек. (37,3%). Изменение высоты нижней границы облачности в основном отличается теми же закономерностями, которые е&ли выявлены при анализе ветров других направлений. Высота облачности колеблется в каждой из градаций скоростей ветра и эначений горизонтальной видимости (от 100 до 600-1000 м), так что трудно выделить преобладание какой-либо определенной высоты нижней границы облачности. Вероятными высотами облачности являются 200-300 и 300-600 м ( 1 1, 3 - 2 1, 3 и 27,6-64,6%) Для каждой градации скорости и горизонтальной видимости, за исключением хорошей ( 1 0 км), когда уровень 300м оказывается более стабильным, причем повторяемость его возрастает с усилением ветра ( 36,8-100%). Очевидно, распределение дальности горизонтальной видимости и высоты нижней границы облачности и в случае юго-восточного ветра в значительной степени определяется циклонической деятельностью. Кроме того, здесь видна роль антициклональных процессов, особенно в ухудшении горизонтальной видимости при небольших скоростях ветра в результате образования радиационных туманов.

Эти положения можно проиллюстрировать на конкретных примерах. 19-20 января 1958 г. по северо-западу Европейской территории СССР'в восточном направлении смещался циклон. В его передней части, перед теплым фронтом, наблюдались южные ветры со скоростями 12-14 м / с е к., интенсивные снегопады и метели. Когда теплый фронт проходил в районе аэропорта, скорость южного ветра вовросла до 14-16 м / с е к., а сильный снегопад.ухудшил дальность горизонтальной видимости до 0, 6 - 0, 8 км. Высоту облачности определить не удалось. После прохождения фронта снегопад прекратился и горизонтальная видимость улучшилась до 4 км.

В другом случае ( 1 7 января 1955 г. ) район аэропорта находился в 80не влияния передней части глубокого циклона, смещавшегося с запада на восток. Был порывистый юго-восточный ветер со скоростями 8 - 1 0 м / с е к., сплошная облачность высотой 200-300 м и небольшой снег. Дальность горизонтальной видимости не превышала 8-10 км.На следующий день, 18 января,циклон окклюдирввался и, продолжая двигаться на восток, миновал район аэропорта,

- 12 который оказался в сфере влияния его южной периферии. Прохождение вторичного холодного фронта сопровождалось переменой направления ветра на юго-западное,,ростом его скорости, которая при порывах достигала 22 м/сек. Высота нижней границы сплошной слоисто-дождевой облачности не превышала 200-300 м, выпадал снег. Из-эа больших скоростей ветра возникла общая метель и в течение 6 - 7 часов дальность горизонтальной видимости была ^ 1 км, а иногда она уменьшалась до 50 м.

Ветер восточного направления наблюдается еще реже ( 1 0, 1 $ ).

Суммарная повторяемость скоростей 1-3 и 4 - 6 м/сек. достигает 76,5%. Умеренные скорости ( 7-9 м/сек.) наблюдаются в 16,8% всех случаев, а максимальные скорости не превышают 13-15 м/сек (0,2%). Этот воздушный поток определяется частично передними (северными) перифериями циклонов, южными квадрантами антициклонов (1,3%)и гребнями (9,8%).

Такие синоптические процессы благоприятствуют выносу из восточных районов Европейской территории СССР континентального ' воздуха умеренных широт, физические свойства которого в значительной степени определяют дальность горизонтальной видимости при различных скоростях. Наибольшей повторяемостью о т личается градация 4-10 км ( 4 0, 5 - 6 7, 3 ? ). Однако плохая видимость ( ^ 1 км ) наблюдается только при слабых ветрах ( 1 - 3 м/сек.) и имеет очень небольшую повторяемость ( 6, 3 $ ) ; при больших скоростях эта градация видимости не наблюдается. С возрастанием скоростей уменьшается повторяемость и следующей градации дальности горизонтальной видимости 1 - 2 км (от 2 1, 7 до 0,8%). Видимость 10 км с увеличением скорости меняется мало ( 1 5, 9 - 1 8, 5 % ), и только тогда, когда скорость достигает ' максимальных значений, повторяемость ее несколько увеличивается (33,7%). Эти колебания дальности горизонтальной видимости можно объяснить наличием морозной дымки и тумана, возникающего при радиационном выхолаживании воздуха в гребнях или антициклонах и рассеивающегося в результате турбулентного перемешивания в нижних слоях воёдуха, усиливающегося из-за роста скоростей ветра. Некоторую роль в этом играе! и прифронтадьное ухудшение погоды.

Высота нижней границы облачности мало или практически совсем не связана с изменением скорости восточного ветра. В данном случае, как и при ветрах других направлений, понижение облачности наиболее часто наблюдается при плохой видимости и/ небольших скоростях ветра ( повторяемость высоты ^ 100 и 100— 200 м равна 12,5-71,4%). Особенно заметно колебание высоты облачности при горизонтальной видимости 4-10 км. В этом случае относительно большая повторяемость ( 27,8-52,4% ) также приходится на уровни 200-300 и 300-600 м. Высоты нижней границы облачности 200-300м являются До некоторой степени преобладающими в условиях хорошей видимости ( 1 0 км) независимо от скорости ветра.

- 13 Такое положение высоты нижней границы облачности можно отчасти объяснить как предфронтальными условиями погоды, так и влиянием слоев инверсии в областях повышенного давления, так как известно, что в подынверсионных слоях скапливаются продукты конденсации, благоприятствующие образованию низких слоистых облаков.

Ветры северной составлящей - северо-западный, северный и северо-восточный - отличаются различной повторяемостью. Из них наиболее часто наблюдается северо-западный (12,9%), затем северо-восточный ( 7,6% ) и, наконец, северный (4,4%). Хотя повторяемость указанных направлений ветра и различная, но много общего между ними по повторяемости скоростей различных градаций. Все они в общем отличаются доминирующим преобладанием скоростей 1-3 и 1-6 м / с е к., суммарная повторяемость которых по каждому направлению ветра составляет 67,8% для северо-западного, 78,9% для северо-восточного и 88,7% для северного.Но есть и различия - значительная повторяемость скоростей 7м/сек. ( от 19,8% для северо-западного до 11,3% при северном)Максимальные скорости не превышают 10-12 м/сек. (повторяемость 12,3/% для северо-западного, 3,7% для северо-восточного и 7-9% для северного). Синоптические процессы, обусловливающие указанные направления ветра, в значительной степени связаны с тыловыми частями циклонов (13%), с прохождением холодных фронтов (7,9%), с восточными квадрантами антициклонов (2,9%)и гребней.

С ветрами северной составляющей поступает главным образом арктический воздух, отличающийся высокой прозрачностью. Однако указанные синоптические процессы, на которые накдадывается еще влияние радиационных процессов, создают довольно сложную картину распределения дальности горизонтальной видимости.

Для всех трех направлений ветра преобладающей величиной горизонтальной видимости является градация 4 - 1 0 км, повторяемость которой увеличивается с возрастанием скоростей северного и северо-восточного ветров ( 5 5, 2 - 6 6, 6 и 42,4-68,5% соот-^ вественно), но уменьшается при таких же условиях, когда отмечается северо-западный ветер ( от 5 9, 7 до 20,6%). Это указывае т, с одной стороны, на роль туманов и дымок, которые рассеиваются с возрастанием скорости северного и северо-восточного направлений ветра, а с другой стороны, зДесь сказываемся и влияние фронтальной погоды, когда усиление северо-западного ветра сопровождается выпадением снега, развитием метелевой деятельности, что ухудшает дальность горизонтальной видимости. Для небольших скоростей ( 1 - 6 м/сек.) северо-западного и северо-восточного ветров отмечается горизонтальная видимость 4 1 км (повторяемость 2,4-3,2% ) - результат развития радиационных туманов. Заметна повторяемость и других градаций пониженных значений горизонтальной видимости 1-2 км (20,4-8,3% северо-восточный и 9,1^4,2% - северо-западный). Видимость 2 - 4 км наиболее часто наблвдается при северо-восточном ветре, независимо от колебания скоростей. Повторяемость этой градации видимости 24,6-22,2%, по-видимому, результат моровной дымки. Хорошая же дальность горизонтальной видимости, 10 км наиболее часто наблюдается при северо-западном ветре, причем возрастание скорости ветра сопровождается и повышением повторяемости указанной градации видимости - от 2 1, 5 до 67,3%.

Это вероятно, следствие вхождений арктического воздуха,' и, чем сильнее ветер, тем интенсивнее происходит улучшение видимости.

Положение высоты нижней границы облачности характеризуется тем, что при небольших скоростях ветров указанных направлений и плохой видимости преобладает и малая высота облачности от 4 100 до 200-300 м (повторяемость 37,5-77,8%). С возрастанием скоростей ветра и улучшением дальности горизонтальной видимости преобладание переходит к более четко выраженным уровням преимущественно 300-600 м (повторяемость от 3 7, 9 до 55,8%) Следует также отметить, что максимальный размах колебаний высоты нижней границы облачности наблюдается тогда, когда дальность Горизонтальной видимости 4 - 1 0 км и происходит возрастание скорости ветра. Эти измёневдга высоты нижней границы облачности объясняются, с одной стороны, фронтальными процессами, а с другой, влиянием инверсионного распределения температуры воздуха в условиях антициклонов и гребней.

Определенную роль в возникновении тех или иных сочетаний дальности горизонтальной видимости и высоты нижней границу облачности играют штили. Среднее число их в январе 3, 2. Они наблюдаются в условиях антициклональной погоды или малоградиентного барического поля (4,2%). В периоды безветрия отмечаются большие колебания горизонтальной видимости - наиболее часто отмечается видимость 4-10 км (45,7%). Заметна повторяемость и пониженных значений видимости - 1-2 км ( 2 0, 2 % ) и 6 1 км (5,7%). Дальность горизонтальной видимости 2 - 4 и » 10 км имеет почти одинаковую повторяемость ( 1 4, 7 и 12,9% соответственно).

Высота нижней границы облачности.при штилях тоже неустойчива. Она колеблется в пределах от 100 До 600-1000 м. Если видимость плохая, то она либо не Определяется совсем, так как облачность сливается с туманом, либо наблвдается на уровнях 4 1 0 0 или 100-200 м (19,3-21,1%). При остальных градациях видимости сравнительно часто наблвдается облачность на высотах 300-600 м ( 3 7, 4 - 7 4, 4 % ). В штилевых условиях на дальность горизонтальней видимости и высоту нижней границы облачности в первую очередь влияют туманы и д ы м к и а также инверсии температуры в пограничном слое воздуха.

В качестве примера можно привести синоптическую обстановку 25 января 1954 г., когда северо-запад ETC 15 занимал обширный антициклон, определявший ясную погоду. Он обусловливал слабые северо-восточные ветры. Б предутренние часы наблюдался штиль, во время которого возник туман, и в результате охлаждения приземного слоя воздуха горизонтальная видимость при этом стала ^ 1 км.

Таким образом, анализ рис.1 и табл.1 показал, что в январе для района аэропорта характерны сложные зависимости между направлениями и скоростями ветра и дальностью горизонтальной видимости и высотой нижней границы облачности. Это объясняется противоречивыми влияниями синоптических процессов и их неустойчивостью во времени.

II. Комплекс метеорологических элементов в весенний период Апрель ( рис.2 )характеризуется преобладанием двух противоположных направлений воздушных потоков с восточными и западными составляющими. С одной стороны, восточный и северо-восточный ветры (повторяемость 17,6-13,8%), а с другой - западный и северо-западный (15,2-15,6%). У каждого из четырех направлений ветра наиболее часто отмечаются скорости 1-3 м/сек., а если включить в рассмотрение еще следующую градацию скоростей 4-6 м/сек., то суммарная повторяемость их составит 87,7-67,6% для- восточного и северо-восточного и 81,7-85,6% для западного и северозападного ветров. Более существенные различия наблюдаются на больших скоростях. Так, повторяемость градации 7-9 м/сек. для северо-восточного ветра составляет 22,4%, что в два раза больше, чем для восточного. Эта же градация скоростей значительно чаще отмечается при западном и северо-западном направлениях ветров ( 1 5, 9 и 13,1%); что касается скоростей i0—12 м/сек., то они наиболее часто наблюдаются при северо-восточном ветре (8,9%). Повторяемость их при этом в 5-6 рае больше, чем при остальных трех направлениях ветра. Для восточного и северо-западного ветров скорости 10-12 м/сек. являются максимальными (повторяемость 0, 5 и 1,2% соответственно); наибольшими скоростями западного ведра являются 16-20 м/сек. (0,4% ).

Разнообразны и синоптические процессы, обусловливающие эти воздушные потоки. Северо-восточные ветры возникают на северных перифериях циклонов ( в табл.1 она объединена с тылом этого барического образования ) и ложбин, а также в восточных квадрантах антициклонов и гребней (суммарная повторяемость первых 12,2%, вторых - 10,6%). Восточные ветры обусловливаются гаными квадрантами антициклонов (3,3%) и гребнями, а также северными перифериями циклонов и ложбин. Западные ветры наблюдаются в тылах или частично в теплых секторах циклонов (7,9% ) и северных квадрантах антициклонов (7,8%) vi гребней. Северо-западные ветры типичны для тыловых частей циклонов и холодных фронтов (5,1%), а также окклюзий по типу холодного фронта (6,8%).

Вполне понятно, что с ветрами указанных направлений в район 16-20

–  –  –

20-К О

- 16 аэропорта поступают различные воздушные массы - арктический с северо-восточными и северо-западными, морской и континентальный воздух умеренных широт с западными и восточными соответственно.

Физическими особенностями этих воздушных масс и происходящими в них процессами определяется в основном дальность горизонтальной видимости. Так, для северо-западного ветра, когда его скорости изменяются от 1 до 9 м/сек., наибольшей повторяемостью отличается градация видимости 4 - 1 0 км ( 52,3-51,3%). Дальнейшее усиление этого ветра сопровождается улучшением горизонтальной видимости до 10 км (100%). Западный ветер характеризуется преобладанием хорошей видимости » ю км, повторяемость которой возрастает с увеличением скорости до 12 м/сек. (51,4-83,3%).

Когда скорость его колеблется в пределах 13-20 м/сек., горизонтальная видимость ухудшается ( 4-10 км с повторяемостью'100% ).

Более сложно распределение преобладающих градаций видимости, когда наблюдается восточный ветер. Если скорости его 1-3 и 7-9 м / с е к., преобладает горизонтальная видимость 4 - 1 0 км (58,4-50,0%). При скоростях 4 - 6 и 10-12 м/сек. горизонтальная видимость ухудшается - часто наблюдалось значение 1-2 км (49,2Для северо-восточного ветра заметны колебания дальнос-' ти горизонтальной видимости при 1-3 и 13—15 м/сек., причем наибольшей повторяемостью отличаются градации 4-10 км (58,4-50%). В интервале скоростей 4-12 м/сек. значительна повторяемость (46,7-64,3%) хорошей горизонтальной видимости ( 10 км ).

Представляют некоторый интерес характеристики плохой дальности горизонтальной видимости ^ 1 км. Она иногда наблюдается при скоростях 1-9 м/сек. северо-запаДногр и восточного направлений ветра ( повторяемость 1, 4 - 2, 7 и 2,3-1,7% соответственно).

Такая же горизонтальная видимость отмечается при скоростях 4 - 6 м/сек. западного ветра (1,1%) и скоростях 1-3 и 10-12 м/сек.

северо-восточного ветра ( 1, 5 - 4, 5 % ). Несколько больше повторяемость горизонтальной видимости 1-4 км при ветрах восточной составляющей ( 7, 2 - 2 7, 7 % ). На противоположных румбах повторяемость указанной градации видимости резко уменьшается (1,0-5,6%).

Приведенный материал показывает, что четкая зависимость горизонтальной видимости от направлений воздушного потока отмечается только для западного ветра, когда переносится морской воэдух, обусловливающий хорошую видимость, и восточного, характеризующего поступление континентального воздуха более з а пыленного и с пониженными значениями горизонтальной видимости.

Горизонтальная видишсть в основном мало зависит от скорости ветра, так как устойчиво сохраняется дымка, особенно при ветрах восточной составляющей. Осадки, выпадающие во время прохождения фронтов, также понижают горизонтальную видимость и не только тогда,- когда ветры умеренные, но и сильные.

Высота нижней.границы облачности является очень неустойчив о й. Она изменяется в широких пределах, особенно если дальность горизонтальной видимости 4 - 1 0 км. Кро™е того, эта характеристика не зависит от скорости ветров как восточной, так и з а падной составляющей. Однако высота облачности повышается внутри каждой градации скорости по мере улучшения дальности горизонтальной видимости. Когда видимость 4 1 км, ее установить, как правило, трудно. В условиях горизонтальной видимости 1 - 2 км преобладают высоты 100-200 м ( 2 9, 2 - 8 8, 2 / ? ) при ветрах восточной составляющей, а иногда, как это имеет место при северо-западном ветре, высота облачности понижается до 4 100 м (25%). Для значений дальности горизонтальной видимости 2 - 4 км несколько у в е личивается повторяемость высоты облачности 200-300 м, достигая повторяемости 46,6% при северо-восточных ветрах, скорость которых 4 - 6 м / с е к. Для остальных градаций видимости, особенно относящихся к западным и северо-западным ветрам, устойчиво с о х раняется уровень 600-1000 м (повторяемость 3 9, 3 - 6 0, 4 % ). Причины указанных колебаний облачности во многом зависят от влияния фронтальных процессов, конденсации влаги в приземных слоях и развития конвекции в дневные часы.

Для подтверждения изложенных выше соображений о влиянии р а з личных физических особенностей и синоптических процессов на ^ д а л ь н о с т ь горизонтальной видимости и высоту нижней границы обл а ч н о с т и приводится несколько конкретных примеров. Так, 7 апрел я 1956 г. район аэропорта находился в сфере влияния северной периферии циклона, вышедшего на Европейскую территорию СССР со Средиземного моря. Наблюдались северо-восточные ветры со скоростями 10-12 м/сек., сплошная облачность на высоте 200-300 м, выпадал снег. Влияние фронтальных разделов обусловило появление слоисто-дождевой облачности на уровне 100-150 м. В этих условиях дальность горизонтальной видимости ухудшилась до 0, 5 км. В другом случае, 10 апреля 1952 г., над районом аэропорта располагалась северная периферия гребня антициклона с центром в южных областях Европейской территории СССР. Отмечался западный ветер со скоростями 1 - 3 м/сек. Этот воздушный поток приносил влажный воздух С.Атлантики. Ночью и з - з а выхолаживания подстилающей поверхности в нижних слоях воадуха произошел процесс конденсации влаги и образовался туман, р результате которого дальность горизонтальной видимости ухудшалась до ^ 1 км. Утром.туман начал постепенно приподниматься, и тогда образовалась низкая слоистая облачность. В дальнейшем под влиянием прогревания подстилающей поверхности и усиления суточного хода скорости ветра туман и облачность рассеялись.

Ветры южной составляющей (юго-эапаДный, южный и юго-восточный) отличаются меньшей повторяемостью по сравнению с западны-, ми и восточными. Так, юго-западный ветер наблюдался в 8% случаев, южный - 11,6% и юго-восточный - 10,6%. Преобладают скорости от 1 до 6 м / с е к. ( 75,7%-юго-западный, 65,7% - южный и 66% - юго-восточный). Повторяемость остальных градаций заметно уменьшается, особенно начиная с 10-12 м / с е к. ( 2, 6 - 9, 7 % ).

ь И1Г7Г|ТоТЕ1Г/Г~ Ленинградского Гидрометеоролог ческого

- 18 Максимальные скорости достигают значений 16-20 м/сек.(1,3% юго-западный и 0,9% - южный ) и 13-15 м/сек. (1-2% - юго-восточный). Ветры рассматриваемых направлений обусловливают теплые секторы циклонов (7,9%), северные квадранты антициклонов(7,8%), передние, точнее северо-восточные периферии циклонов, ложбин, а также западные квадранты антициклонов (7,6%), гребней и отчасти малоградиентное поле или седловины (14,3%). Указанные воздушные потоки переносят морской воздух с Атлантики, который является уже сильно трансформированным в нижних, слоях, а также континентальный воздух умеренных широт из южных и юговосточных районов Европейской территории СССР.

Общим для этих' ветров указанных направлений является довольно заметная зависимость хорошей горизонтальной видимости С10 км) от скорости воздушных потоков. Такая видимость является преобладающей, когда наблюдается юго-западный ветер, причем это преобладание возрастает по мере роста значений скорости до 9 м/сек.

(61,4-76,0%). Дальнейший рост скоростей понижает видимость до 4-10 км (72-100%). Для южного ветра имеет место несколько иное положение - хорошая видимость ( * 1 0 км) характерна для скоростей от 1 до 6 м/сек. (69,3-70,7%). Начиная со значений скорости 7-9 м/сек-, преобладает видимость 4 - 1 0 км, причем повторяемость ее возрастает параллельно росту скоростей (46,5-100%). При юговосточном ветре хорошая видимость ( ^10 км) преобладает только при слабых скоростях 1-3 м/сек.(62,5%). Усиление этого ветра сопровождается ухудшением горизонтальной видимости. В результате 'градация 4-10 км становится наиболее часто наблюдаемой, причем повторяемость ее увеличивается с ростом скоростей (от 5 1, 0 ДО 84,7%).

Такие изменения дальности горизонтальной видимости с учетом направлений и скоростей ветров южной составляющей объясняются повышением запыленности нижних слоев воздуха, которая в результате увеличения турбулентного перемешивания ухудшает горизонтальную видимость тем интенсивнее, чем сильнее ветер. Значи-.

тельную повторяемость дальности горизонтальной видимости 4км наблюдаем при слабых ветрах южной составляющей ( 2 5, 7 И, наконец, еще одно интересное обстоятельство - дальность горизонтальной видимости й 1 км не. отмечалась совсем иа-за сравнительной сухости масс воздуха в районе аэропорта и неблагоприятных условий образования радиационных туманов. Видимость 1-2 км также имеет незначительную повторяемость (2,3Высота нижней границы облачности мало зависит от скорости ветра. Она повышается по мере улучшения горизонтальной видимости. При видимости 1-2 км высота облаков не превышает 200 м.

в 50% случаев, а при видимости 4-10 км их нижняя граница располагается чаще всего на уровне 300-600 м. Здесь, по-видимому, сказывается влияние фронтальных разделов. В условиях хорошей 'дальности горизонтальной видимости высота нижней облачности

- 19' устойчиво сохраняется на уровнях 600-1000 м (33,0-70,4%).

Северный ветер наблюдается в апреле наиболее редко ( повторяемость 7,5%). Преобладающие скорости 1-3 и 4 - 6 м/сек.(суммарная повторяемость 72,7%). Скорости 7-9 м/сек. отмечаются в 2 раза реже по сравнению с 4 - 6 м/сек. Скорости 10-15 м/сек. встречаются крайне редко ( 0, 9 - 1, 0 % ). Воздушные потоки с таким направлением появляются в тыловых частях циклонов и при прохождении фронтальных разделов, а также на восточных перифериях антициклонов и гребней. Они переносят преимущественно воздух арктического происхождения, который в зависимости от синоптических процессов определяет дальность Горизонтальной видимости.

При скоростях 1-3 м/сек. заметна повторяемость плохой горизонтальной видимости ( 1 - 4 км), которая в сумме составляет 11,8%. С увеличением скоростей до 4 - 6 м/сек. возрастает повторяемость данной градации видимости до 17,2%, ив них 10,8% приходится на видимости 1-2 км. Скорости 7-9 м/сек. характерны повторяемостью плохой видимости, включая и 1 км, но, когда ветер усиливается до 10-12 м/сек., суммарная повторяемость всех трех градаций видимости возрастает до 58,7%. Вполне удовлетворительна связь горизонтальной видимости 4-10 км со скоростями ветра - возрастание последних до 10-12 м/сек. приводит к уменьшению повторяемости первой (от 60,4% при 1-3 м/сек. до 23,8%). Хорошая видимость ( * 10 км) наиболее часто наблвдается при скоростях 4 - 6 и 7-9 м/сек. (43,5-46,0%). Причинами, которые вызывают отмеченное выше распределение дальности горизонтальной видимости, являются проходящие циклоны с фронтальными разделами. Они обусловливают усиление ветра и выпадение осадков, ухудшающих горизонтальную видимость, особенно при скоростях 7-12 м/сек. При слабых ветрах существование дымки также ухудшает горизонтальную видимость.

Положение высоты нижней границы облачности характеризуется тем, что она колеблется преимущественно на уровне 100-200 и 200-300 м (повторяемость 55,0-71,4% ), когда дальность горизонтальной видимости плохая. По мере возрастания скорости ветра в условиях плохой видимости повторяемость указанных высот облачности увеличивается до 63,6-90,4%. В единичных случаях, когда наблвдается плохая горизонтальная видимость, высота нижней границы облачности устойчиво сохраняется на уровне 200-300 м. Если горизонтальная видимость 4 - 1 0 и ^-10 к м, т о независимо от скорости ветра преобладает высота облачности 300-600 м ( 3 9, 2 - 8 4, 6 и 53,6-100%).

Указанные высоты нижней граница облачности.'определяются фронтальными условиями погоды и конвективным перемешиванием в нижних слоях воздуха. Роль первых процессов хорошо иллюстрируется на одном ив примеров выхода южного цикцона в район аэро порта 20 апреля 1959 г. В это время тыл циклона, вернее его северо-западная периферия, оказывал влияние на погоду - наблвдался северный ветер со скоростями 10-12 м/сек., выпадали осадки, ухудшившие дальность горизонтальной видимости до 1, 5 км, а нижняя граница облачности располагалась на.высоте 200-300 м.

В апреле заметно возрастает число штилей ( в среднем б ).

Они возникают в условиях антициклональной погоды или в малоградиентном барическом поле (14,3%). Для штилей характерны з а метные колебания дальности горизонтальной видимости. Радиационные туманы и дымки обусловливают небольшую повторяемость ( в сумме 16%) плохой горизонтальной видимости U1 и 1-2 км). Значительна, повторяемость горизонтальной видимости 4 - 6 и 1 0 км ( 3 8, 2 и 43,5%). Высота нижней границы облачности колеблется в очень широких пределах, но общая тенденция все же прослеживается - при туманах определить ее не удается, а когда горизонтальная видимость 1-2 км, то облачность наблюдается-на уровнеМ00 и 100-200 м ( 5,?%), однако преобладает высота 300-600 м (43,0%).

Для остальных значений горизонтальной видимости преобладает высота нижней границы облачности 600-1000 м (29,6-42,8%). Насколько велико влияние штилей на ухудшение дальности горизонтальной видимости, видно из следующего примера. Район аэропорта 5 апреля 1959 г. находился в сфере влияния гребня. В ночные часы радиационный туман ухудшил горизонтальную Видимость сначала до 0, 8 км, потом 0, 3 км. К 9 часам утра туман рассеялся и дальность горизонтальной видимости улучшилась До 4, 5 км.

Таким образом, анализ материала показал, что в апреле по сравнению с январем лучше выступает связь направлений и скоростей ветра с дальностью горизонтальной видимости. -Высота же нижней границы облачности, отличаясь большими колебаниями, обнаруживает более тесные связи с горизонтальной видимостью по сравнению со скоростями ветра, Ш Комплекс метеорологических элементов в летний период.

В июле ( р и с. 3 ), типичном месяце летнего климатического с е з о на, комплекс метеорологических элементов - ветер, дальность горизонтальной видимости, высота нижней границы облачности - характеризуется прежде всего тем, что, как правило, отсутствует тесная связь между каждым из указанных метеорологических элементов. Независимо от направления и скорости ветра, преобладает дальность горизонтальной видимости 1 0 км, а высота нижней границы облачности располагается на уровнях 600-1000 м.Такое положение, по-видимому, объясняется тем, что в условиях циркуляции атмосферы, отличающейся меньшей интенсивностью по сравнению с зимой, воздушные массы, приходящие в район аэропорта, в результате процессов трансформации нижних слоев мало различаются между собой по некоторым физическим свойствам, в частности таким, как прозрачность и влагосодержание.

В этот месяц западные и северо-западные ветры отличаются максимальной повторяемостью ( 18,2 и 1?,0% соответственно!Для ю

–  –  –

ветра аападного'направления характерен большой диапазон скоростей ( о т 1-3 до 13-15 м / с е к. ). Повторяемость их по мере возрастания прогрессивно уменьшается. Наиболее часто наблюдаются небольшие скорости ( 1 - 3 и отчасти 4 - 6 м/сек.), повторяемость которых достигает 4 8, 7 и 32,7% соответственно. Совсем редко отмечается большая сила этого ветра (повторяемость градации 13-15 м/сек. составляет 0,2%). При северо-западном ветре наиболее часто тоже регистрируют скорости 1-3 и 4 - 6 м/сек., но повторяемость этих градаций 37,1 и 44,1%. Предельные значения скоростей северо-западного ветра ограничиваются 10-12 м/сек.

(1,7%). Эти направления ветра наблюдаются в тыловых частях циклонов, при прохождении теплых и холодных фронтов в барических ложбинах и на северных перифериях антициклонов. Суммарная повторяемость указанных барических образований ( т а б л. 1 ) с о с тавляет 37,6%, т. е. почти полностью совпадает с повторяемостью западного и северо-западного направлений ветра.

Эти синоптические процессы обусловливают поступление в о з душных масс с Атлантики и Баренцева моря, определяющих в конечном счете дальность горизонтальной видимости. Преобладающими значениями ее являются 1 0 км (осредненная повторяемость 7 4, 2 и 70,6% для всех градаций скоростей западного, и северозападного ветров). Градация горизонтальной видимости 4-10 км характеризуется тоже осредненной повторяемостью 2 1, 2 и 26,4% соответственно. Связь указанных градаций видимости со скоростями ветра прямая. Если повторяемость видимости 1 0 км с ростом скорости ветра увеличивается, то градация видимости 4~ 10 км уменьшается. Такое явление можно объяснить тем, что, чем больше скорость ветра, тем интенсивнее происходит вторжение с Атлантики и Баренцева моря воздушных масс, обладащих большой прозрачностью. Усиление ветра,помимо этого,способствует большему перемешиванию нижних слоев воздуха и.рассеянию пыли и других местных очагов помутнения.

Ухудшение дальности горизонтальной видимости до 2 - 4 и 1 - 2 км отмечается редко (повторяемость 0,6-2,1%). Это происходит при западном ветре, когда скорости 7-9 и 1-3 м/сек. с о ответственно. Оно обусловлено выпадением осадков при прохождении холодных фронтов и появлением сильной дымки в результате изменения температуры и влагосодержания воздуха. Намечающаяся связь дальности горизонтальной видимости со скоростями западного ветра - обратная по сравнению с хорошей горизонтальной видимостью.

Колебания высоты, нижней границы облаков в сочетании с дальностью горизонтальной видимости 4 - 1 0 и 10 км при западном и северо-западном ветрах весьма значительны. Наряду с преобладанием, как указывалось выше, градации 600-1000 м (повторяемость от 4 4, 3 до 69,9%), при скоростях 7-9 м/сек. западного ветра идальности горизонтальной видимости 10 км облачность наблюдается еще на уровне 200-300 м (52,8%). Для северо-западного ветра со скоростями 4 - 6 м/сек. при тех же значениях дальности горизонтальной видимости наиболее часто имеют место высоты нижней границы облачности : 300-600 м С повторяемость 45,7%). Кроме того, при дальности горизонтальной видимости 4 и ^ 1 0 км увеличение скоростей западного ветра на одну градацию, до 10-12 м/сек., сопровождается понижением высоты нижней границы также на одну ступень. Так, при скоростях 1-3 м/сек, колебания ее составляют от 200-300 (6,8%) до 1000 м и выше (6,8%), но уже для скоростей 7 - 9 м/сек. диапазон колебаний высоты нижней границы облачности перемещается в сторону снижения - от ^.100 м ( 9,8%) до 600-1000 м (3,9%) с преобладанием внутри этого промежутка облачности на уровнях 200-300 м (47%). Ограниченность исходных данных не позволяет более или менее надежно у с тановить положение высоты нижней границы облачности при дальнейшем усилении ветра, но имеющиеся данные дают основание предполагать, что облачность в этих случаях повышается до уровня 300-600 и 600-1000 и (44,2%).

Эти характеристики положения высоты нижней границы облачности указывают на роль атмосферных фронтов в формировании облачного покрова и вообще на циклонический характер погоды. В качестве примера.влияния западных воздушных;потоков на изменение дальности горизонтальной видимости и высоты нижней границы облачности можно сослаться на синоптическую обстановку с 4 на 5 июля 1955 г. В это время в районе Москвы, Витебска и Минска проходила фронтальная система. В ночь на 5 июля в аэропорту отмечался слабый западный ветер, приносивший влажный морской воздух. В условиях ночного выхолаживания образовался туман и слоистая облачность, при этом дальность горизонтальной видимости понизилась до 0,1 ки. К 8 часам утра туман рассеялся, облачность уменьшилась и высота ее нижней границы поднялась до 100м.

Следующими по величине повторяемости являются юго-западный (14,7%) и восточный (14,6%) ветры. Для юго-западного ветра характерно преобладание скоростей 4 - 6 м/сек. (41,5%), а предельные значения скорости достигают 10-12 м/сек. (3,6%). У восточного 65,2% приходится на скорости 1-3 м/сек. (у юго-вападаого только 40,1%). Максимальные скорости восточного ветра не превышают 7-9 м/сек.( 28%). Синоптическими процессами, которые обусловливают развитие этих ветров, являются теплые секторы циклонов, северные периферии антициклонов, ложбины и фронты окклюзии (для юго-вападного потока). Суммарная повторяемость этих процессов 13,2%, т. е. близка к повторяемости юго-западного ветра. Восточные ветры обусловливаются южными перифериями антициклонов и в значительной части гребнями, общая повторяемость которых достигает 15,1%. Указанные синоптические процессы обусловливают переносы различных по своему происхождению воздушных масс - морского воздуха с Атлантического океана и континентального воздуха из восточных районов Европейской территории С9Ю8а.

- 23 При юго-8ападном ветре дальность горизонтальной видимости характеризуется только двумя градациями видимости - 4 - 1 0 и. » 1 0 км. Повторяемость первой в среднем для всех градаций скоростей составляет 29,2%, второй 71,8%. С возрастанием скорости происходит улучшение дальности горизонтальной видимости - повторяемость 1 0 км при скорости 1 - 3 м/сек. равна 60,2%; с усилением ветра до 10-12 м/сек. она еще больше увеличивается(95,6%).

Дальность горизонтальной видимости 4-10 км при таких условиях наблвдается реже (39,8% для скоростей 1 - 3 м/сек. и 4,4%, при 10-12 м/сек.). Причины указанного распределения видимости т е же, которые упоминались при анализе западного и северо-западного ветров. Иная дальность горизонтальной видимости наблюдается при восточном в е т р е. Преобладает только одна градация видимости МО км ( осредненная повторяемость 73,7%). Наряду с этим наблюдаются и все остальные градации дальности горизонтальной видимости, в том числе и 1 км ( 2, 7 % при скоростях 1 - 3 м/сек.).

Для скоростей 4 - 6 м/сек. горизонтальная видимость становится лучше - наименьшее значение ее достигает 1 - 2 км (повторяемость 0,7%) и одновременно в 5 раз возрастает повторяемость видимости 4-10 км ( 3 0, 4 % ) по сравнению со слабыми скоростями(1-3 м/сек.).

Эти данные указывают на то, что в континентальном воздухе умеренных широт не только запыленность, но и радиационные туманы и дымки, возникающие в антициклональаых условиях погоды, заметно ухудшают дальность горизонтальной видимости, особенно при слабых и небольших скоростях в е т р а.

Высота нижней границы облачности имеет большую амплитуду колебаний. При юго-западном ветре, независимо от его скорости и дальности горизонтальной видимости, преобладает высота нижней границы облачности в пределах 600-1000 м ( 53-62,2%). Однако в изменчивости этих трех метеорологических элементов можно обнаружить и некоторые, на первый в з г л я д, незаметные взаимосвязи.

Так, при дальности горизонтальной видимости 4-10 км с в о з р а с т а нием скорости ветра происходит повышение высоты нижней границы облачности Г,с 100-200 м (25%) при 1 - 3 м/сек. до 300-600 м (48%) при 7-9 м/сек.]. Наряду с этим по мере роста скоростей сужается предел колебаний высоты нижней границы облачности ( 5 градаций при 1 - 3 м/сек, и 3 градации для 7-9 м/сек.). В условиях хорошей горизонтальной видимости ( » 1 0 км) такой четкой з а кономерности не отмечается - низкая облачность (100-200 м ) наблюдается ( 1, 7 - 1, 3 % ) при скоростях 1 - 3 и 4 - 6 м/сек. и только с дальнейшим усилением ветра она приподнимается на одну градацию (200-300 м). Необходимо отметить еще одно обстоятельство - с возрастанием скоростей ветра, но независимо от горизонтальной видимости, сокращается повторяемость высоты облачности 6 100 м (от 2 6, 7 - 3 1, 7 до 3, 5 - 2, 7 % ).

Колебания высоты нижней границы облачности отражают преимущественно циклонические условия погоды. •

- 24 При восточном ветре положение высоты нижней границы облачности отличается другими особенностями. С плохой горизонтальной видимостью ( 1-2 и 2-4 км), независимо от скорости ветра, тесно связана большая повторяемость С от 4 7, 4 - 2 2, 2 до 100% ) высоты нижней границы облачности в пределах 100-200 м. Повидимому, это результат рассеяния радиационных туманов и дымок, что в условиях инверсионного распределения температуры воздуха ( в антициклонах и гребнях). приводит к образованию низких подынверсионных облаков, йсли дальность горизонтальной видимости 4-10 и ^ 10 км, то амплитуда колебания высоты нижней границы облачности уменьшается С для 4-10 км от 5 до 4 градаций), и это происходит при росте скорости ветра. То же наблюдается, когда видимость - Я 0 км, но в данном случае уже росту скоростей соответствует больший размах колебаний высоты нижней границы облачности ( от 3 до о градаций). Здесь также отражаются особенности преимущественно антициклонального режима погоды, потому что в формировании облачности существенную роль играет тепловая конвекция, которая обусловливает развитие в дневные часы кучевой и кучево-дождевой облачности. Высота нижней границы ее понижается, и затем после растекания этой облачности в ночное время высота нижней границы облачности повышается.

Остальные направления ветра в июле наблюдаются сравнительно редко. Так, южный и юго-восточный воздушные йотоки имеют довольно сходные величины повторяемости ( 9, 4 - 8, 2 % соответственно), преобладают скорости 4-6 м/сек. (45,6%), а максимальные-не превышают 10-12 м/сек. (0,3%). Ккный ветер имеет такой же спектр скоростей, как и юго-восточный, с той только разницей, что его максимальные скорости достигают 13-15 м/сек.( 0,2%).

Ветры обусловлены в основном влиянием западной периферии антициклонов, передней части циклонов (суммарная повторяемость 10,5%) и в какой-то мере гребней. В этих барических образованиях происходит иынос континентального воздуха умеренных широт с повышенным содержанием пыли и различных взвешенных примесей, оказывающих большое влияние на дальность горизонтальной видимости. Для южного ветра характерно преобладание горизонтальной видимости » 10 км, повторяемость которой с возрастанием скорости ветра изменяется сравнительно сложно. От 56,6%(1-3 м/сек.) она несколько уменьшается ( 51,8%)при скоростях 4-6 м/сек. и s a тем заметно возрастает (63,6%) с дальнейшим увеличением скорости ( проценты повторяемости видимости взяты' от числа случаев для каждой градации скорости).

Из этих данных видно, что в общем дальность горизонтальной видимости при южном ветре несколько хуже по сравнению с ветрами западных румбов. Причина этого явления указана выше. Здесь же только подчеркнем, что ухудшение видимости при скоростях 4 - 6 м/сек., вероятно, можно объяснить повышением в этом случае

- 25 запыленности приземных слрев воздуха. По этой причине изменяется и повторяемость дальности горизонтальной видимости 4-10 км.

Плохая видимость ( ^ 1 и 2 - 4 км) обычно наблюдается при небольших скоростях ветра 1-3 м/сек. вследствие радиационных туманов и дымок.

При юго-восточном ветре, если его скорости 1-3 м/сек., дальность горизонтальной видимости не превышает 1-2 км (2,6%). В общем же преобладает горизонтальная видимость 10 км (средняя повторяемость 61,5%). Это преобладание в зависимости от возрастание скоростей все более и более усиливается. Соответственно уменьшается повторяемость дальности горизонтальной видимости 4 - 1 0 км, которая является господствующей, когда скорости ветра 1 - 3 м/сек. (повторяемость этой градации видимости 51,3%). Из этих данных видно, что при небольших скоростях воздушного потока юго-&осточного направления дальность горизонтальной видимости ухудшается, по-видимому, в результате не только туманов и дымок, но и концентрации в нижних слоях воздуха пыли, которая рассеивается при увеличении скорости ветра, способствуя улучшению горизонтальной видимости.

Высота нижней границы облачности при южном ветре наиболее часто отмечается на уровнях 600-1000 и / 1000 м (48,0-62,9%).

Амплитуда ее колебаний с увеличением скоростей изменяется мало - от 4 градаций ( 2 0 0 - 3 0 0 и 1000 м) до 3 при скоростях 7м/сек., т. е. нижняя граница облачности'все же повышается ( н и же 300-600 м не наблюдается). При горизонтальной видимости 4 км и скорости ветра 4 - 6 м/сек. наиболее часто наблюдается высота нижней границы облачности 300-600 м (44,7%). Для юго-восточного ветра будут несколько иные соотношения в высоте нижней границы облачности. Преобладающей высотой нижней границы облачности являются уровни 600-1000 м (60,9-69,5%). Когда дальность горизонтальной видимости 4-10 км, амплитуда колебаний ее достигает большого размаха - от 100-200 до 1000 м Г при скорости 1-6 м/сек.). Усиление ветра до 9 м/сек. повышает высоту облачности ( нижний предел 200-300 м) и сужает размах колебаний ( д о 600-1000 м); при горизонтальной видимости 1 0 км и скорости ветра до 9 м/сек. высота нижней границы облачности изменяется в пределах от 200-300 до 1000 м. Наиболее часто отмечается уровень 300-600 м.

Эти данные указывают, что высота нижней границы облачности зависит не только от туманов, дымок и тепловой конвекции в дневные часы, но и от адвективных процессов в передних частях циклонов - размывающиеся фронты и вхождения за ними воздушных масс с несколько иными физическими свойствами.

Последняя группа ветров - северо-восточный и северный, повторяемости их неодинаковы - 11,5 и 6,4% соответственно. Для первого из них характерны скорости 1-3 и 4, 6 м/сек. (суммарная повторяемость 81,4% ) ; максимальные скорости не превышают 10м/сек. (1,6%). У северного ветра повторяемость скоростей 1-3

- 26 и 4 - 6 м/сек. составляет вместе 75,2%, а максимальные скорое-, ти не превышают 13-15 м/сек. (1,5%).

Ветры указанных направлений определяются обычно восточными перифериями антициклонов ( 2, 4 %\ отчасти гребнями и тылами циклонов. Эти синоптические процессы обусловливают поступление в район аэропорта арктических масс воздуха, отличающихся обычно большой прозрачностью, которая в результате возрастания сухого помутнения в нем уменьшается по мере движения указанной воздушной массы к югу над сушей [61. Тем не менее преобладает х о рошая дальность горизонтальной видимости ^ 1 0 км, осредненная повторяемость которой для обоих направлений ветра достигает 6 8, 7 и 63,7% (для северо-восточного и северного ветров). По мере роста скорости / до 6 м/сек.) вероятность горизонтальной видимости » 1 0 км увеличивается, а 4-10 км соответственно уменьшай с я. Выше этого предела скоростей наиболее часто наблвдается горизонтальная видимость 4-10 км (62,5% - северо-восточный ветер). Для этих ветров существенны значительные колебания дальности горизонтальной видимости в сторону ухудшения до й 1 км (0,9%)при скорости 1-3 м/сек. и до 2 - 4 км (0,7%), если скорости 4 - 6 м/сек. Такое положение объясняется не только тем, что о усилением ветра рассеиваются туманы и дымки, но и влиянием помутнении, не зависящих от свойств воздушной массы.

Высота нижней границы облачности обнаруживает в основном уже ранее отмеченные.особенности - преобладают при обоих направлениях ветра высоты 600-1000 м (43,7-60,1%-при северном, 50,2-54,6%-при северо-восточном). С другой стороны, при всех значениях видимости можно наблвдать облачность на уровнях;

100-200 м, которые становятся преобладающими, когда отмечаются небольшие скорости ( 1 - 3 и отчасти 4-6 м/сек.). Колебания высоты нижней границы облачности зависят от многих причин - интенсивности конвекции, стратификации нижних слоев тропосферы, влагосодержания воздуха. Действуя взаимосвязанно, они приводят к значительным колебаниям высоты нижней границы облачности.

В летний период некоторая роль в формировании режима погоды принадлежит малоградиентному барическому поло или.седловинам ( повторяемость 18,1%), потому что продолжительность существования антициклонов невелика. При перемещении над сушей относительно холодный морской вовдух, приходящий на северозапад Европейской территории СССР, прогревается и антициклоны разрушаются, образуя малоградиентные размытые барические поля. Такой барический рельеф часто обусловливает штили,среднее число которых составляет 7, 4. Для штилей характерно ваметное ухудшение дальности горизонтальной видимости (повторяемость й 1 км - 6,1%, 1-2 км - 4,0% и 2 - 4 км - 2,5%). В этом отчетливо видна роль радиационных туманов и дамок, которые обусловливают низкую повторяемость дальности горизонтальной видимости 4-10 км (40,4%), 1 0 км (47,8%). Нижняя граница Pes.4. П В О Я О Т (В %) М Т О О О И Е К Г

ОТ РШ СЬ ЕЕ Р Л Г ЧС ОО

К М Л К А ВЕТЕР-ДАЛЬНОСТЬ Г Р З Н А Ь О ВИДООСТИО ПЕС О ИО Т Л Н Й

B Q T Н Ж Е Г А И Ы О Л Ч О Т В ОКТЯБРИ.

M O A Е НЙ Р Н Ц Б А Н С И

- 27 облачности колеблется на высоте 600-1000 м (67,7%). Однако в условиях радиационных туманов высоту облачности определить не удается. По этой же причине при штилях иногда возникает облачность и на более низких уровнях. Так, 25 июля 1955 г. на погоду в районе аэропорта оказывала влияние западная периферия антициклона. Ночью, когда отмечался штиль, образовался туман и к утру слоистая и разорванно-слоистая облачность; горизонтальная видимость при этом ухудшилась до 0, 2 км. В результате нагревания подстилающей поверхности к 10 часам дня туман стал рассеиваться, но еще наблюдались разорванно-слоистые облака высотой 100 м. Только к И часам грризонтальная видимость улучшилась до 10 км, а нижняя граница облачности поднялась до 800 м.

К числу опасных метеорологических явлений, развивающихся летом, относится грозовая деятельность. Большинство гроз в районе аэропорта связано с прохождением фронтальных рааделов.Внутримассовые грозы возникают реже. За рассматриваемый восьмилетний период было отмечено 32 дня с гровой (включая и отдаленные* 88 случаев), что составляет 11% от общего числа дней в июлях с 1952 по 1959 г. Почти все 88 случаев гроз наблюдались во второй половине дня, ночью или ранним утром ( о т 15 часов дня до 4 часов ночи ).

При грозах происходит ухудшение дальности горизонтальной видимости до 6 - 8 км и понижение высоты нижней границы кучево-дождевых облаков до 600-800 м. Причина таких изменений заключается в том, цто в ливневых осадках значительного ухудшения видимости не происходит, да к тому же они и относительно кратковремённы. Развитие же конвекции в дневные часы благоприятствует понижению уровня образования облаков.

В качестве иллюстрации можно сослаться на одну ив гроз.наблюдавшуюся 13 июля 1954 г. на фронте окклюзии. В 16 часов было отмечено возникновение гроэы. Она сопровождалась ухудшением видимости до 6 км, а высота кучево-дождевых облаков была 800 м. Гроза прекратилась к 12 часам ночи. Более значительное ухудшение дальности горизонтальной видимости и снижения высоты нижней границы облачности в условиях гроэовой даятельности наблвдается редко, но такие случаи бывают. Например, при фронтальной гроэе 11 июля 1953 г. отмечено ухудшение дальности г о ризонтальной видимости - не более 2 км, а нижняя граница облачности располагалась на высоте 300 м.

У1. Комплекс метеорологических элементов в осенний период В октябре ( р и с. 4 ), характерном месяце осеннего сезона, ме-' теорологический комплекс - ветер, дальность горизонтальной видимости, высота нижней границы облачности - отличается следующими особенностями. Отметим, что, как и в июле, определенной связи между направлениями и скоростями ветра, с одной стороны, и дальностью горизонтальной видимости и высотой нижней границы облачности, с другой, не намечается. При любых направлениях ветра чаще всего наблюдается один предел горизонтальной виДикости (обычно » 10 км), а высота нижней границы' облачности отмечается преимущественно на уровне 600-1000 м. Однако каждому направлению ветра или группе направлений присущи свои специфические особенности в распределении скорости, видимости и высоты нижней границы облачности.

Для октября наиболее часто повторяющимся.метеорологическим комплексом будет южный ветер ( 18,4%) со скоростями 4 - 6 м/сек.

(39,1%), дальностью горизонтальной видимости 4 - 1 0 км (48,5%) и высотой нижней границы облачности 200-300 и 300-600 м (по 35% для обеих ступеней). Остальные градации скорости ( 1 - 3 и 7-9 м/сек.) градаций. наблюдаются значительно реже ( 2 5, 3 Максимальные скорости не превышаю? 10-12 м/сек. и отмечаются в 7% случаев.

Ю н й ветер часто наблвдается в передних частях циклонов и жы вападных перифериях антициклонов, суммарная повторяемость которых достигает 14,8% ( т а б л. 1 ). С ветром указанного направления в район аэропорта поступает континентальный воздух умеренных широт, отличающийся повышенной запыленностью. Поэтому для ювного ветра типично ухудшение дальности горизонтальной видимости, так как наблюдаются случаи, когда горизонтальная видимость достигает 2 - 4 и 1-2 км (повторяемость по 0,5%), отмечаемые уже при скоростях 7-9 м/сек. Однако резкие колебания горизонтальной видимости происходят при небольших скоростях ( 1 - 3 м/сек.), когда суммарная повторяемость плохой видимости ( 4 1 и 2 - 4 км) достигает 8,9%. Здесь,с одной стороны, отражается влияние радиационных туманов и дымок, с другой стороны, играет роль возрастание запыленности воздуха при усилении ветра. Наряду с преобладанием высоты нижней границы облачности 300-600 и 600-1000 м происходят заметные изменения высоты нижней границы облачности в условиях различной скорости ветра и дальности горизонтальной видимости. Когда отмечаются слабые скорости ветра ( 1 - 3 м/сек. ) и плохая видимость ( 1 - 2 км ), нижняя граница облачности опускается ниже 100 м. Такая же высота облачности наблвдается и для градаций видимости 2 - 4 км (3,0%) и 4 - 1 0 км (5,0%). Для этой и остальных градаций скоростей и дальности горизонтальной видимости характерным является большая амплитуда колебаний высоты облачности - от 100 м и ниже и от 1000 м и выше. Причем с ростом скоростей, начиная от 7-9 м/сек., высота границы облачности не опускается ниже 100-200 м. Такое положение высоты нижней границы облачности отражает противоречивую роль процессов, влияющих на ее развитие в циклонах и антициклонах.

Блиэкой повторяемостью к южному ветру отличается юго-западный ветер ( 17,0%)..Для него характерно не только преобладание скорости 4 - 6 м/сек. (38,5%), но и сдвиг повторяемости в сторону больших скоростей. Ь.частности, максимальные скорости юговападного ветра достигают штормовых значений ( 1 6 - 2 0 м/сек.), обладающих, правда, ничтожной повторяемостью (1,2%), Такие особенности юго-западного ветра определяются синоптическими процессами - главным образом теплыми секторами циклонов ( 10,3%) и теплыми фронтами С 8,6%). С ветром этого направления поступает морской воздух Атлантики, оказывающий существенное влияние на дальность горизонтальной видимости. В зависимости от скорости она также испытывает значительные колебания. Для 1м/сек. она изменяется от 2 - 4 км С 3,6%) до 10 км (63,8%), ухудшаясь при следующей градации 4 - 6 м/сек. до ^ 1 км (0,6%) и постепенно улучшаясь до 4-10 км с возрастанием скорости ветра (для скорости 10-20 м/сек. средняя повторяемость 42,8% ) и -10 км ("для этого же диапазона скорости средняя повторяемость 53,8%). Причины, которые определяют указанные колебания видимости, те же, о которых говорилось выше, - влияние туманов и дымок при небольших скоростях ветра и рассеяние их при возрастании скорости воздушного потока.

Высота нижней границы облачности подвержена таким же колебаниям, как и при южном ветре. Когда видимость понижена ( 2 км)., она опускается до ^ 100 м 1,1 и 16,7%, если скорости ветра при этом 1-3 и 4-6 м/сек. соответственно)и не поднимается выше 300-600 м (33,4-16,3% для тех же градаций скоростей ветра). Если дальность горизонтальной видимости 4-10 км, высота облаков изменяется в очень широких пределах - от ^100 до 1 0 0 0 м с преобладанием 300-600 м (осредяенная повторяемость 54,7%). При скоростях 7-9 м/сек. и больше нижняя граница облачности располагается начиная с 200-300 м. Наряду с этим уменьшается амплитуда ее колебаний С от 5 до 2 градаций высот). Аналогичное положение наблюдается для высоты нижней границы облачности, когда дальность горизонтальной видимости 10 км, которая повторяется наиболее часто при всех значениях скоростей ветра. Очевидно, и в этом случае влияние теплых секторов циклонов и фронтов является основной причиной рассмотренных выше колебаний высоты нижней границы облачности. Приход сравнительно теплого морского воздуха на выхоложенную поверхность суши приводит к образованию низкой слоистой облачности, переходящей в туман. Кроме того, в системе теплого фронта высота нижней границы облачности тоже^меняется в довольно широких пределах, особенно при приближении и прохождении фронта через пункт наблюдений. Усиление ветра часто разрывает низкую облачность и при этом нижняя граница ее поднимается. В качестве примера можно сослаться на синоптическую обстановку 31 октября 1954 г. В это время район а э ропорта находился в сфере влияния теплого сектора циклона.

К 9 часам утра наблюдались юго-западные ветры со скоростями 4-6 м/сек. Сплошная слоисто-дождевая облачность высотой 100м и моросящие осадки обусловили ухудшение дальности г о ризонтальной видимости до 1-2 км. Другой пример - синоптическая ситуация 23 октября 1953 г., когда погода в районе аэропорта обусловливалась северной периферией антициклона.

- 30 В ночь с 22 на 23 октября юго-западный, а временами западный ветер со скоростями 1-3 м/сек„ ночное выхолаживание подстилающей поверхности и наличие насыщенного влагой воздуха вызвали образование тумана, который наблюдался почти до 22 часов 23 октября. Горизонтальная видимость при этом понизилась до 0, 1 км.

Еще меньшей повторяемостью отличаются западные и северозападные ветры ( 1 2, 7 и 10,3% соответственно). Преобладающими скоростями являются 4 - 6 м/сек. ( 3 6, 3 и 38,1% соответственно) и также максимальные значения скоростей достигают 16-20 м/сек.

( 0, 6 и 0,5% для первого и второго направлений). Они наблюдаются в тыловых частях циклонов (13,0% ) с фронтальными разделами и в очень незначительной степени на восточных перифериях антициклонов (1,9%). Ветрами указанных направлений переносятся морской4 воздух Атлантики и арктический из приполярных районов Баренцева моря. Эти воздушные массы, особенно арктический воздух, отличаются хорошей прозрачностью и определяют в значительной мере условия дальности горизонтальной видимости. Как при западном, так и северо-западном ветрах наибольшей повторяемостью отличается дальность горизонтальной видимости И 0 км (53,2-87,3% для западного и 58,0-86,5%- северо-западного ветров). Очень четко выражена зависимость ее от скорости ветра увеличение последней с 4 - 6 м/сек. при северо-западном ветре почти прямо пропорционально уменьшает повторяемость интервалов видимости от 2 - 4 км до 4-10 км. Этого нельзя сказать о западном ветре, когда видимость 4 1 и 1-2 км отмечается со скоростями 7 - 1 2 м/сек.

Причиной ухудшения видимости в этих случаях являются осадки, выпадающие при прохождении фронтальных разделов. В дальнейшем усиление западного ветра до 16-20 м/сек„ а северозападного до 13-15 м/сек, характеризуется горизонтальной видимостью 1 0 км. Общей особенностью ветров указанных направлений являются значительные колебания дальности горизонтальной видимости при скоростях 1-3 м/сек. Здесь наблюдается видимость 4 1 км ( 2, 3 и 2,0%) и от 1-2 До 4 - 1 0 км ( 1, 4 - 3, 3 и 36,5-32,6%).

При скоростях ветра 4 - 6 м/сек. дальность горизонтальной видимости меньше 1 - 2 км не наблюдается.

Все эти данные указывают на т о, : ч т о при возрастании скорости северо-вападного ветра туманы и дымки, ухудшающие горизонтальную видимость, рассеиваются,, что и отражается на улучшении видимости. Такой четкой зависимости для западного ветра не получается, так как, по-видимому, в этом случае ухудшение горизонтальной видимости вызвано осадками, особенно обложными. В общем, Дальность горизонтальной видимости во время северо-западного ветра будет лучше, чем при западном, что вполне соответствует физическим особенностям масс воздуха и синоптическим процессам.

Высота нижней границы облачности как при одном, так и другом направлениях ветра тесно связана и со скоростями и даль-

- 31 ностью горизонтальной видимости. Так, при горизонтальной видимости 1-2 км и скоростях 1-3 м/сек. преобладает высота облаков 4 100 и 100-200 м ( 7 5 - 1 0 0 ». Улучшение горизонтальной видимости до 2 - 4 км при западном ветре существенных изменений в колебание высоты нижней границы облачности не вносит - преобладают уровни 4 100 и 10U-200 м (25-41,7% соответственно).

При северо-западном ветре облачность ниже 100-200 м при видимости 2-4 км не наблюдается.

С возрастанием скоростей ветров обоих направлений высота нижней границы облачности в общем повышается, но, когда они достигают штормовых значений, то облачность не опускается ниже 200-300 и 300-600 м и в то же время не повышается более 1000 м. В условиях же дальности горизонтальной видимости 4 - 1 0 и ^ 10 км можно отметить одну интересную особенность в положении высоты нижней границы облачности. Для первого случая возрастание скорости западного ветра, характеризуется тем,что высоты нижней границы облачности понижаются с 300-600 до 200м. Во втором случае она сохраняется неизменной на уровнях 300-600 м ( кроме скорости 13-15 м / с е к., когда она тоже снижается до 200-300 м).

Для северо-западного ветра при таких же условиях скорости и дальности горизонтальной видимости отчетливо видна разница в высоте нижней границы облачности. Она преимущественно сохраняется на уровнях 200-300 и 300-600 м ( 4 6, 7 - 4 0, 5 и 5 7, 2 если видимость 4-10 км, и на высотах 600-1000 м(52,9при видимости 10 км. В последнем случае, когда скорости ветра превышают 10 м/сек., облачность понижается, располагаясь на уровне 300-600 м ( 62,0-66,0%).

Таким образом, и в колебаниях высот нижней границы облачности проявляется сложное взаимодействие воздушных масс морского воздуха умеренных широт, отличающегося большим содержанием влаги по сравнению с воздухом арктического происхождения. Весьма существенна.при этом роль синоптических про цессов - прохождение фронтальных разделов влияет на понижение высоты нижней границы облачности и, наконец, условия погоды, близкие к антициклональным, благоприятны для появленйя низких облаков в результате рассеяния туманов в приземном слое вовДуха.

С целью выявления связи скоростй ветра с дальностью горизонтальной видимости и высотой нижней границы облачности рассмотрим характеристики двух последних метеорологических элементов при юго-восточном ветре, повторяемость которого состав ляет 12,2%. Он тоже отличается повышенной повторяемостью скоростей 4-6 м/сек. (45,4%) и максимальными скоростями, не превышающими 10-12 м/сей. (1,9%). Ветер указанного направления наблюдается преимущественно на западных перифериях, антициклонов (7,5%), отчасти гребнях и передних частях циклонов. В

- 32 этих случаях переносится континентальный воздух умеренных широт, отличающийся наличием сухих помутнений, туманов и дымок.

Поэтому для скоростей 1-3 м/сек. типичны резкие колебания дальности горизонтальной видимости от ^ 1 км (3,0/6.) и 1-2 ки(4,7%) до 4 - 1 0 и 1 0 км ( повторяемость 44,4-44,2% соответственно).

Это целиком обусловлено процессами образования туманов и дымок и их рассеянием. С возрастанием скоростей ветра происходит в общем резкое изменение дальности видимости - преобладают градации 4 - 1 0 и » 1 0 км (44,5-54,4%). Наряду с этим отмечаются случаи появления горизонтальной видимости от ^ 1 до 1км (1,4-1,5%) и 2 - 4 км ( 3 3, 3 % ) - последние при скоростях 10-12 м/сек.--В данном случае имеется явное ухудшение дальности горизонтальной видимости, происходившее, по-видимому, от того., что возрастание скорости ветра в данной воздушной массе усиливает запыленность воздуха в результате вертикального турбулентного обмена.

Высоту нижней границы облачности при горизонтальной видимости ^ 1 км либо определить было нельзя из-за тумана, либо она не превышала 100-200 м при слабых скоростях ветра ( 1м/сек.). Особенно неустойчива высота нижней границы облачности при дальности горизонтальной видимости 4 - 1 0 км. Для скоростей ветра 1-6 м/сек. она колеблется от 4 1 0 0 до 1000 м со слабо выраженным преобладанием уровней 100-200 м (32,2% ) и 300-600 м ( 51,8%). Усиление ветра от 7 до 9 м/сек. сопровождается повышением высоты нижней границы облачности (ниже 200м не отмечено), но, как и в предыдущем случае, преобладание какого-либо определенного уровня выражено очень сдабо (не более 33,4%).

Аналогичное положение с высотой нижней границы облачности, когда дальность видимости & \ 0 км, однако в этих случаях облачность ниже 100-200 м не опускается и Преобладание определенного уровня также выражено недостаточно четко. Колебания высоты нижней границы облачности можно объяснить прохождением фронтов, главным образом фронтов окклюзий, и процессами турбулентного перемешивания нижних слоев воздуха.

Последняя группа ветров { северный, северо-восточный и восточный ) отличается сравнительно небольшой повторяемостью ( 9, 9 ; 7, 3 ; 12,2%). Для указанных направлений ветра характерна скорость 4 - 6 м/сек. ( 42,3-48,8%); максимальные скорости не превышают 10-12 м/сек. (повторяемость 1,4-3,9% соответственно).

Эти ветры обусловливаются такими барическими образованиями,как антициклоны, точнее их восточные и южные периферии ( суммарная повторяемость 3,3%), гребни (12,3%), отчасти тылы циклонов и передние, вернее северные их периферии ( 7,3%). Все эти барические системы вызывают приток воздуха арктического происхождения или континентального умеренных широт. Физические особенности каждого из них различны - первая отличается большой проврачностыо, вторая некоторой запыленностью, а следовательно, й равной горизонтальной видимостью. Однако по наблюдениям в аэропорту эти направления ветра как раз и объединяют в основном одинаковое распределение дальности горизонтальной видимости, которая подвержена сильным колебаниям при скоростях от 1 до б м/сек. Здесь представлены все градации горизонтальной видимости км (повторяемость от 1,5 до 7,3%), эа исключением северного ветра, где этот предел горизонтальной видимости ( при скорости 1-3 м/сек.) не отмечался. Не менее значительна и повторяемость дальности горизонтальной видимости 1-2 км ( 1, 7 Остальные градации видимости наблюдаются более часто, причем для скоростей 1-3 м/сек. наиболее характерна дальность горизонтальной видимости 4-10 км (34,4-51,3% ). Исключением является северо-восточный ветер, когда преобладание переходит к видимости 10 км (46,4%). Небольшое увеличение скоростей ( 4 - 6 м/сек.) выравнивает дальности горизонтальной видимости господствующей становится градация только 4 - 1 0 км (повторяемость 39,5-55,0%). Дальнейшее возрастание скоростей благоприятствует улучшению горизонтальной видимости - преобладание переходит от 2 - 4 к 1 0 км, и тем не менее плохая видимость км (повторяемость 1,1%)наблюдалась во время восточного ветра Для максимальных скоростей 10-12 м/сек. отмечена только одна градация 4-10 км. ~ \ Рассмотренные особенности изменений дальности горизонтальной видимости в основном определяются туманами и дымками, у с тойчиво сохраняющимися при антициклонической погоде со слабыми ветрами и.эатем рассеивающимися по мере увеличения скорости ветра. Высокая относительная влажность вовдуха и местные очаги помутнения не благоприятствуют совданию условий для хорошей горизонтальной видимости, несмотря на увеличение скорости ветров.

Высота нижней границы облачности при воздушных потоках данных направлений располагается на различных уровнях в зависимости от скорости ветра и дальности горизонтальной видимости.

Если последняя не превышает 1-2- км, то при скоростях 1-3 м/сек высота нижней границы облачности очень часто находится на уровне 4 100 м (повторяемость от 1 6, 7 до 100%), а если видимость 4 1 км, то высоту облачности установить нельвя. Улучшение видимости до 2 - 4 км сопровождается повышением высоты нижней границы облачности. Наряду с повторяемостью i 100 м (25,0-33%)появляется облачность на высотах 100-200 м 6 0, 0 Для видимости 4 - 1 0 й ^ 10 км характерным является значительная амплитуда колебаний высоты нижней границы облачности, сокращающаяся с улучшением видимости в тех случаях, когда преобладают уровни 300-600 м (31,6%)и особенно 600м ( 3 1, 6 - 4 8, 0 % ).

Для скоростей 4 - 6 м/сек. можно отметить две особенности в положении высоты нижней границы облачности; преобладание уровней от 100 до 600 и при горизонтальной видимости до 2 - 4 км ( с е верный ветер) и от ^=100 до 300 м для остальных двух направлений. Если отмечается горизонтальная видимость 4 - 1 0 км, диапазон колебаний высоты нижней границы облачности увеличивается и преобладающими уровнями оказываются как 100-200 м (30,6% - северовосточный ветер), так и 200-300 м (28,1% - восточный ветер ) и j 300-600 м (48,5% - северный ветер). Когда видимость 1 0 км, нижняя граница облачности располагается на высотах 300-600 и 600-1000 м.

Дальнейшее усиление ветров указанных направлений не вносит существенных изменений в положение кромки нижней облачности диапазон ее колебаний по-прежнему большой и, что характерно, имеет место сравнительно одинаковая повторяемость разных уровней расположения облаков, в том числе и 6 1 0 0 м. Только при северо-восточном и восточном ветрах проявляется преобладание высот облаков 300-600 м (53%) и 600-1000 м ( 57,5%).

Приведенные данные указывают на два процесса, определяющих положение нижней границы облачности. Это в первую очередь туманы и дымки, так как низкие облака представляют собой в уело- j виях антициклональной погоды приподнятый туман. Кроме того, осенью в связи с понижением температур воздуха опускается и уровень конденсации, что также влияет на высоты нижней границы облачности. При этом существенная роль и стратификации нижних слоев воздуха, которая является в условиях антициклонов устойчивой,и высота нижней границы облачности лимитируется уровнем инверсии.

В октябре также наблюдаются штили, среднее число которых составляет 3, 6. Для этих условий погоды, определяемой преимущественно малоградиентным барическим полем (4,3%) и центром антициклонов (0,2%), наиболее часто наблюдается горизонтальная видимость 4 - 1 0 и 1 0 км ( 4 0, 4 - 4 7, 8 % ). Пониженная видимость наблюдается редко, причем значения ее 4 1 км имеют повторяемость 6,1%, а градации 1-2 и 2 - 4 км в сумме имеют повторяемость 3,2%, т. е. роль туманов в ухудшении видимости вдвое больше, чем дымок. Высота нижней облачности изменяется в прямой зависимости от улучшения горизонтальной видимости. Её невозможно установить, когда видимость 4 1 км, или она наибо- ;

лее чаете наблюдается на уровне 6 100 м (повторяемость 47,5%).

Повышение дальности горизонтальной видимости до 2 - 4 км соответствует высоте нижней границы облачности 100-200 М (62,0%), но наблюдаются и другие уровни облачности, правда с весьма н е з начительной повторяемостью (9,5% от 200 до 1000 м на каждую высоту). Эти колебания высот облачности сохраняются и на остальных градациях видимости, сглаживая преобладание определенного уровня (200-300 м - повторяемость 39,9% при видимости 4-10 км ). Тем не менее этот уровень является более определенньш,когда видимость 10 км (высота 300-600 м - повторяемость 51,8%). В качестве примера приведем характеристику синоптической ситуации 14 и 15 октября 1958 г. В первый день район аэропорта находился в сфере влияния северной периферии антициклона, смещавшегося к востоку. Отмечавшиеся сначала слабые западные.

ветры сменились штилем. В условиях ясной и тихой погоды радиационное выхолаживание нижних слоев воздуха привело к возникновению тумана, который продолжал усиливаться и после восхода солнца. К 10 часам утра горизонтальная видимость не превышала 70 м и затем в течение дня сохранилась в пределах 0, 2 - 0, 3 км.

Приближение циклона, смещавшегося к юго-востоку, привело к усилению ветра и туман начал приподниматься. В течение нескольких часов наблюдалась низкая облачность вместе с дымкой. Ночью 15 октября облачная система теплого фронта, перемещавшегося вместе с циклоном, простиралась над районом аэропорта. Нижняя граница облачности располагалась на высоте 300 м. Выпадал дождь, который ухудшил видимость до 6 - 8 км. В дальнейшем изменение траектории циклона, который направился к северу, привело к тому, что теплый фронт стал приближаться к району аэропорта.

В результате облачность понизилась до 90-50 м, а выпадение осадков понизило горизонтальную видимость до 1, 5 - 2, 0 км.Ветер все время сохранял северо-восточное направление.

В октябре увеличение повторяемости плохой видимости и низкой облачности, по сравнению с летним периодом, обусловливается усилением циклонической деятельности, более частым прохождением через район аэропорта фронтальных разделов и радиационным охлаждением влажного воздуха в антициклонах и гребнязС.

Таким образом, анализ метеорологического комплекса - ветер, 'видимость, высота нижней границы облачности - указывает на то, что он имеет четко выраженный годовой ход, который проявляется в одном максимуме скоростей, наблюдаемом при ветрах юго-запад- ' ной четверти горизонта ( о т южных до западных) в осенне-зимний период, и двойном максимуме скоростей, характерном для ветров северо-восточной (особенно северного направления)и юго-западной четвертей горизонта. Повторяемость сочетаний плохой дальности горизонтальной видимости и низкой высоты облачности имеет один максимум, приходящийся на январь, и один минимум, наблюдаемый в июле. Апрель и сентябрь занимают промежуточное положение, Первый ив них по условиям плохой видимости и низкой облачности ближе подходит к летнему периоду, второй - к зимнему. Очевидно, год по этим характеристикам метеорологических элементов разделяется на два периода. Осенне-зимний харакшери-.

эуется повышенной повторяемостью плохой видимости и низкой облачности, отражающей преобладание зональных переносов воздушных масс, Весенне-летний, когда развиваются меридиональные переноси масс воздуха с севера и затем саова проявляется - ее»

щльный характер воздушных течений, вызванный усилением циклонической деятельности. Тем не менее летом связь между воерастением циклоничности и повторяемостью сочетаний плохой дальности горизонтальной видимости и низкой облачностью нарушается вследствие некоторого уменьшения влажности вовдуха и усиления конвекции.

В заключение необходимо отметить, что нелишняя.детализация количественных характеристик метеорологических элементов з а т рудняет выявление основных связей, существующих между ними.

НаряДу с этим она снижает обеспеченность полученных результатов. Повышение ее возможно путем удлинения рядов наблюдений, используемых для таких исследований, что потребует применения современных электронных вычислительных машин.

–  –  –

С. В. СОЛОНИН

РАСЧЕТ КЛИМАТИЧЕСКИХ И НАВИГАЦИОННОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕТРА С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ

СТАТИСТИКИ Q последнее время реако возрос интерес к вопросам применения математической статистики и теории вероятностей при решении прикладных задач метеорологии.

В особой степени это относится к климатологии ветра в свободной атмосфере ( аэроклиматологии).

Использование методов математической статистики позволяет существенно упростить определение многих климатических параметров ветра и получить расчетным путем интересующие прикладт ные числовые и вероятностные характеристики функций случайт ных аргументов.

Существование связей между разнообразными климатическими характеристиками ветра установлено исследованиями, выполненными Ч.Бруксом, Ч.Дерстом и Н.Карузерсом [ 5, 6 ], Дж.Сойером [6,10], И.Г.Гутерманом [ 1 ], А.С.Марченко f 3J и другими авторами.. '' Ниже остановимся на некоторых аспектах применимости нормального закона распределения случайных величин в расчетных методах аэроклиматологии ветра.

1. Ветер как совокупность двух непрерывных случайных величин Вектор ветра U можно рассматривать как. систему двух случайных величин - его компонентов u="Tux+fuy, где ь.,^ - единичные векторы вдоль соответствующих осей стандартной метеорологической системы координат ( о с ь х направлена с запада на восток, ось Ц - с юга на север;.

Таким образом, функция распределения вектора ветра p(u) определяется формулой

•Fccr;«.p{ua:iux,uvtuy}.

Полагая, что компоненты вектора ветра являются непрерывными случайными величинами, плотность вероятности (дифференциальный 8акон распределения)

–  –  –

В аэроклиматологии в качестве основных числовых климатических характеристик ветра используются зональный и меридиональный компоненты среднего ( результирующего) вектора ветра и я ( и Х ( ^ 1 средняя С скалярная) скорость ветра U s, средние квадратические отклонения компонентов вектора ветра и СГу и коэффициент корреляции между ними 1.

Следовательно, наиболее важными числовыми климатическими характеристиками вектора ветра являются первые начальные моменты (математические ожидания), вторые центральные моменты - дисперсии и момент связи между ними.

Тогда согласно формулам ( 4 ) и ( 5 ) можно записать оо

–  –  –

Так как закон распределения вектора ветра заранее неизвестен, основные числовые климатические характеристики ветра непосредственно по формулам ( 6 ) - ( И ) определить нельзя. Поэтому одной из основных задач климатологии ветра является вычисление интересующих параметров по многолетним рядам наблюдений, т. е. по дискретным значениям случайных величин., Для дискретных случайных величин формулы ( б ) - ( 1 1 ) примут вид

–  –  –

Вычисление по этим формулам для многолетних наблюдений представляет большие трудности даже при условии применения современных электронных вычислительных машин, поскольку требуется большая затрата времени на ввод в машину исходной информации.

- 40 Поэтому при определении числовых климатических характеристик ветра выгодно применить предварительную группировку направления ветра по определенному числу интервалов ( румбов ) с одновременным получением средних скоростей ветра этих румбов1. С практической точки зрения удобно использовать 8-румбовую группировку.

Метод 8-румбовой группировки Для расчета дисперсности ветра и коэффициента корреляции был предложен И.Г.Гутерманом си.

С.

учетом группировки по румбам приближенные формулы для вычисления основных климатических характеристик ветра можно записать в виде:

-v.

mx= Li3c=ZrinUnsln Sn ; (15) ~ ~

–  –  –

где Пп- повторяемость румбов, й а - средняя скорость ветра соответствующего румба, 8п- среднее направление каждого румба.

Этот метод существенно сокращает объем вводимой в машину информации и, следовательно, ускоряет процесс расчета интересующих прикладных характеристик ветра. Однако, как показало детальное исследование метода, проведенное А.С.Марченко [3],"8-румбовые" климатические характеристики ветра содержат значительные ошибки, вызванные пренебрежением дисперсностью вектора ветра в пределах каждого румба. Практически без ошибки определяется только средняя скалярная скорость ветра.

А.С.Марченко предложил формулы, уточняющие результаты вычислений по методу 8-румбовых группировок. Для чего в расчетные формулы среднего квадратического векторного отклонения ветра, среднего квадратического отклонения скорости ветра и других характеристик введены величины дисперсии скорости. внутри румба. Нет необходимости объяснять, что это усложняет выполнение расчетов. Поэтому представляет интерес для определения режимных характеристик ветра применить расчетные методы, основанные на использовании общих закономерностей в распределении случайного вектора и позволяющие по минимальному числу исходных параметров найти с достаточно высокой степенью точности все интересующие климатические характеристики.

2. Нормальный 8акон распределения вектора ветра Если отдельные значения вектора образуют плоскую систему векторов и их компоненты подчиняются закону нормальной корреляции, то, согласно Е.Кузнецову f23,закономерности распределения модуля и направления вектора в самом общем виде описываются соотношениями.

–  –  –

где 1 П - бесселевы функции от мнимого аргумента порядка П. ;

^PCU- функция Лапласа; 0 - угол между вектором U и осью абсцисс.

Кроме поясненных величин, применены их комбинации

–  –  –

При круговом распределении вектора ветра и при условии, что меридиональная и зональная компоненты вектора ветра являются величинами независимыми(l=0), из выражений ( 1 2 ) и С21) имеем

–  –  –

И, следовательно, формула (21) примет вид Соотношение ( 2 3 ) представляет собой так называемый обобщенный 8акон Релея [1,3,7]. Зная закон распределения модуля вектора ветра, нетрудно найти величину средней(скалярной)скорости ветра. Средняя скорость ветра равна

–  –  –

Таким образом, между параметрами ty и К существует однозначная зависимость. График этой зависимости представлен на р и с. 1. График построен с учетом т о г о, что определение параметра К по данным многолетних наблюдений сопряжено со значительно большим объемом вычислений, чем параметра устойчивости ветра Of.

–  –  –

Поэтому при применении расчетных методов удобно испольвовать обратную зависимость, т. е.

рассматривать К = Тогда величина среднего квадратического векторного отклонения ветра может быть найдена расчетным способом:

–  –  –

1 Для определения параметра К необходимо знать величины среднего квадратического векторного отклонения и среднего вектора ветра, а для определения параметра ty - средний вектор ветра и среднюю ( скалярную)скорость. Вычисление " более трудоемко, чем Uj.

- 44 - Несмотря на то, что связь между параметрами C, и К устаJ новлена в предположении нормального кругового распределения, при выполнении расчетов по формуле ( 26) получается достаточно хорошее согласие между вычисленными и определенными на фактическом материале средними квадратическиш векторными отклонениями ( т а б л. 1 ). Фактические значения С, приведенные в таблице и заимствованные из работы И.Г.Гутермана [11, определены методом 8-румбовых группировок.

Из таблицы видно, что расчетные значения средних квадратических векторных отклонений ветра в среднем на 1-2 м/сек.больше 8-румбовых. Так как среднее квадратическое векторное отклонение, вычисленное по всей совокупности ветров,- всегда больше квадратического отклонения, вычисленного по средним скоростям и повторяемости в румбах, то можно полагать, что полученные расчетным путем средние квадратические векторные отклонения ветра ближе к действительным -значениям, чем- их значения, определенные методом 8-румбовых группировок по фактическим данным.

Введем в формулу ( 2 7 ) используемые нами обозначения и примем во внимание, что при круговом распределении вектора ветра С ^, Т = 0, тогда ( 27) примет следующий вид:

–  –  –

(30) Соотношения ( 2 9 ) и ( 3 0 ) можно получить более простым способом, если отвлечься от понимания векторов и проекций как линейных отрезков и изучать положение на осях координат точек - концов проекций. В соответствии с законом Гаусса можно сразу з а писать конечный результат [ 7 ].

Формулы (29) и (30) останутся справедливыми и для случая эллиптического распределения, если величины среднего квадратичесдого отклонения вектора ветра соответственно заменить на '*хПя 6-цП.' Вероятность того, что вектор ветра будет изменяться в пределах от Ц (Uacj, U y j ) До U 2 (U 3 C a,U y 2 j, при круговом распределе

–  –  –

(31') Если 4 U = иг~ Uj - градация скорости я л8 = 8% - градация направления ветра, причем градации достаточно малы, то интеграл (31), который нельзя выразить через элементарные функции, с высокой степенью точности можно представить виде

–  –  –

где U t. и Sj, - середины интервалов ( u ^ U t + д и ), (§j, Sj + д б ) соответственно.

Именно так поступил Брукс и др. [ 5 ], разработавшие на основе замены интеграла конечными разностями метод построения сложной розы ветра.

Из формулы (32) видно, что вероятность Рд зависит от величин заданного интервала, среднего квадратического отклонения вектора ветра, направления и модуля результирующего ветра.С целью упрощения формулы Г 32) Брукс применил полярную систему координат, ось которой совпадала с направлением среднего вектора ветра, и исключил величину С путем введения параметра устойчиТ вости ветра Cj,. Для облегчения вычислений в работе [ 5 ] разработаны таблицы, составленные в зависимости t от величин fy, К, "ХГ '"черв» интервалы 20°.

А.С.Марченко [ 3 ] предложена видоизмененная схема расчета повторяемости направления ветра в 8 румбах. Повторяемость направления ветра в произвольном румбе сведена к повторяемости в

–  –  –

одном фиксированном румбе путем дополнительного поворота результирующего вектора.

Построение сложной розы ветра по формуле ( 3 2 ) для большинства пунктов территории СССР дает хорошее согласие между фактическими и расчетными данными. Расхождение между фактической

-48 и расчетной повторяемостями не превышает 2-4%. Примерно такие же результаты получаются для скорости. Для иллюстрации на. рис.

3 и 4 дано распределение повторяемости ветра ( по скорости и направлению) за пятилетний ряд наблюдений на ст.Свердловск» на

–  –  –

Рис.4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВТОРЯЕМОСТИ ВЕТРА

П НАПРАВЛЕНИЮ. СВЕРДЛОВСК. ЛЕТО.

О 1 - теоретическое; 2 - фактическое.

высоте 9 км. Расчеты выполнены студентом Ю.М.Либерманом.

Качество, расчетов климатических характеристик ветра может быть улучшено, если исходить из более общего случая распределения - эллиптического.

• Эллиптическое рассеивание случайного вектора удобно характеризовать величиной t,, представляющей собой значение наибольшего максимального коэффициента корреляции между составляющими скорости ветра при всевозможных поворотах системы координатных осей 12]:

–  –  –

Анализ материалов ветрового зондирования за большой ряд лет ' для многих пунктов СССР показывает, что величина в большинстве случаев близка к коэффициенту корреляции, определенному в метеорологической системе координат, и не превышает 0, 2 - 0, 3.

Однако имеются районы, где эллиптичность рассеяния значительная. В частности, большие значения ^ получаются по данным ветрового зондирования на ст.Владивосток, Якутск и др.

Для сопоставления в табл.2 и 3 приведены значения над Москвой и Владивостоком, рассчитанные студентками Л.Я.Ивановой.

Таблица 2 Значения параметров % на различных высотах над Москвой.

–  –  –

где ос - путевой угол.

Если направить ось абсцисс (ос ) вдоль линии пути, а ось ординат (у 1 ) нормально к ней, то мгновенное значение эквивалентного ветра в пункте в новой системе координат, которую назовем навигационной, будет равно

–  –  –

Новая система координат по отношению к стандартным метеорологическим координатам получается путем поворота координатных осей на угол -j- -ос (угол поворота отсчитывается в направлении, обрат ном движению часовой стрелки).

Иногда для облегчения анализа удобно перейти к безразмерным величинам.

Обозначив (35)

–  –  –

Среднее значение эквивалентного ветра в пункте за длительный период [ 4, 1 0 ] + (37)

–  –  –

где = ot.

Вероятность различных значений эквивалентного ветра, если исходить из того, что его распределение подчиняется нормальному закону, равна

–  –  –

где эквивалентный ветер по трассе (маршруту); t ^ T - с о ответственно время пролета участка трассы со значением эквивалентного ветра UJ'L и общая продолжительность полета по трассе;

И - число участков, на которые разбита трасса при выполнении расчетов.

Обычно пользуются упрощенной формулой.

Формула (40) справедлива и для расчета среднего значения эквивалентного ветра по воздушной трассе за длительный период,если U^ заменить на VJ-L.

При планировании полетов и описании воздушных трасс особенно важно знать климатические характеристики эквивалентного вет ра по воадушной трассе в целом: среднее значение, изменчивость и вероятность его различных значений.

Согласно Сойеру [10],среднее квадратическое отклонение эквивалентного ветра по трассе связано со средними квадратическими отклонениями эквивалентного ветра в пунктах соотношением

- 52 - <

–  –  –

(39') ("-"Л.

(41') Таким образом, располагая информацией о среднем (результирующем) векторе ветра и средней скорости ветра, можно вычислить интересующие режимные характеристики эквивалентного ветра н е посредственно по формулам (38'), (39') и (41').

Для чисто навигационных целей, а также с целью оценки точности статистического метода расчета эквивалентного ветра с т у дентом В.В.Осечкиным были произведены вычисления эквивалентного ветра по воздушной трассе Ленинград-Москва для ортодромического путевого угла.

В качестве исходного материала для расчета послужили средне^ месячные характеристики ветра на высотах от 7 до 10 км в p a s личных пунктах трассы. Данные о процентной повторяемости ветра данного направления, о среднем и результирующем ветре были осреднены за десятилетний период с 1950 по 1959 Г. Данные о повторяемости градаций скоростей ветра по тем же высотам осреднены также за десятилетний период с 1947 по 1956 г.

Аэроклиматические характеристики ветра были заимствованы иа аэроклиматического справочника НИИАКа.

Так как нас интересовал эквивалентный ветер не в данный конкретный месяц, а з а с е з о н, был сделан соответствующий перерасчет аэрбклиматических характеристик.

Кроме того, поскольку исходные аэроклиматические данные с о держали сведения о повторяемости различных направлений ветра независимо от скоростей, были выполнены дополнительные вычисления для получения таблиц повторяемости ветров различных направлений по градациям скоростей. Методика перерасчета изложе- г на в работе [4].

Для сопоставления эквивалентный ветер по воздушной трассе определялся двумя методами: по данным о вероятности ветров р а з личных направлений по градациям скоростей и по данным о результирующем и среднем ветре. При выполнении расчетов воздушная скорость принималась равной 700 км/час.

Результаты расчетов эквивалентного ветра в пунктах Ленинград и Москва по данным о вероятности ветров различных направлений по градациям скоростей (первый метод) представлены в табл.4. Методика вычислений эквивалентного ветра по первому методу подробно изложена в работе [ 4 ]. v Результаты расчетов по данным о результирующем ветре и средней скорости ветра ( второй метод) представлены в табл.5.

Таблица 4 Сезонные значения эквивалентного ветра (в км/час) в пунктах Ленинград и Москва (по первому методу).

–  –  –

Остановимся на характеристике полученных результатов по второму методу.

Наибольшие значения эквивалентных ветров наблюдаются осенью в обоих пунктах на высоте 10 км. 'Гак, в Ленинграде эквивалентный ветер на этой высоте равен 34 км/час, а в Москве-- 28 км/чао Минимальные значения эквивалентных ветров наблццаются в летнее время на высоте 7 км (Ленинград - 12 км/час; Москва км/час).

Осенние значения эквивалентного ветра в среднем в 1, 5 -раза превышают его летние значения в Москве и в 2 раэа - в Ленинграде.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
Похожие работы:

«КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ ПРЕДПРИЯТИЯ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ РЕСТОРАНА "NICO PIZZA") Бахарева К.С., ФГАОУ ВПО "УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина", Екатеринбург, Россия Bachareva K.S., FGAOU...»

«ЯрГУ-СК-П-99-2016 Содержание 1. Область применения.. 3 2. Нормативные ссылки..3 3. Общие положения.. 4 4. Текущая и межсессионная аттестация..4 5. Процедура промежуточной аттестации. 6. Процедура ликвидации задолженностей. ЯрГУ-СК-П-99-2016 ПОЛОЖЕНИЕ федерального государственного бюджетного образовательн...»

«12 апреля, No 48 Orco без "Отрады" Offices / Люксембургский девелопер Orco Property Group продолжает избавляться от активов в России. General Крокус Экспо уступает дорогу Незаконно построенную, по мнению правительства Москвы. ВТБ открывает Системе-Галс кредитную линию на...»

«13 февраля, 2016 4-е 1-го Адара, 5776 ТЕРУМА ПРИНОШЕНИЕ Исход 25:1–27:19/ 3 Царств 4:29, 6:13/ Марка 10,11 (Перевод Библии: Русский Синодальный) HNV – английский перевод Библии с толкованием еврейских и...»

«"ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ В НАСТОЯЩИЙ МИР ТУРЕЦКОГО ГОСТЕПРИИМСТВА" ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТЕЛЕ / СИСТЕМА ULTIMATE ALL INCLUSIVE "ВСЕГДА ВСЁ ВКЛЮЧЕНО" Название : CRYSTAL AURA BEACH RESORT & SPA Категория : 5 ***** Адрес : Ататюрк Джа...»

«алина дальская Юрий Нечипоренко Теперь на серию "Настя и Никита"• с любого месяца • гарантированное получение всех книг серии • доставка по любому адресу • все способы оплаты • приглашения на самые интересные акции и познавательные занятия "Насти и Ни...»

«ЕПАРХІАЛЬНЫЯ ВДОМОСТИ, [ О Д Ъ О X Д Х :Пі З Л&. ' ' № ! Е ] ' Выходятъ еженедльнопо воскре­ Подпнока приним аете въ редак­ ціи Епархіальныхъ Вдомос­ сеньямъ. Годовая цпа съ пе­ т 1881. ресылкою и доставкою, равно тей, при Астраханской Ду­ и безъ пересылки и доставки ховкой Семинаріи, въ г. Аст...»

«Утверждено Постановлением Главы МО "Улаганский район" "03" октября 2013г. № 708 Единый Административный регламент предоставления администрацией МО "Улаганский район" муниципальной услуги "Предоставление субсидии на возмещение час...»

«Волкова Алла Сергеевна Волкова Алла Сергеевна, преподаватель профессионального цикла Обобщение опыта "Формирование и развитие общих и профессиональных компетенций через организацию внеаудиторной самостоятельной работы студентов" Волкова Алла Сергее...»

«Lingua mobilis № 6 (39), 2012 АНТРОПОНИМИЧЕСКОЕ ПОЛЕ РЕКЛАМЫ 90-Х ГГ. О. В. Кирпичева В статье описывается роль антропонимов в рекламе 90-х гг. (на примере роликов АО "МММ"). Автор анализируе...»

«Построение корпоративных порталов на базе IBM WebSphere Portal Server Содержание Введение 1 Платформа WebSphere 1 Портлеты 5 Приложения портлетов 8 Режимы портлетов 8 API портлетов 8 Производительность портлетов 8 Стандарты 9 Struts 9 Взаимодействие портлетов 9 Трёхуровневое взаимодействие (B...»

«Сдаем отчетность в ПФР за 1 полугодие 2015 Актуальные вопросы при подготовке РСВ-1 Рассмотрим вопросы, которые чаще всего возникают при подготовке РСВ-1. Вопрос 1. Как добавить корректирующие/отменяющие сведения за прошлые отчетны...»

«Код 096312309/3 Условия инкассации денежной наличности, её приёма и зачисления на счёт Клиента ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Банк оказывает услуги по инкассации денежной наличности Клиента, её приёму и 1.1. зачислению на счёт Клиента в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации, но...»

«ПРАВИТЕЛЬСТВО СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПРИКАЗ _ г. Екатеринбург № _ Об Административном регламенте предоставления Министерством энергетики и жилищно-коммунального хозяйства Свердловской области государственн...»

«ДРОК Дрок род растений семейства Бобовые. В роде дрок насчитываются около 100 видов Распространение Редкий вид. Эндемик юго-востока европейской части России и Украины. Также встречается в Крыму и Малой Азии. Р...»

«1 ОНИ ЖИЛИ, СЛУЖИЛИ И ПОГИБЛИ РАДИ НАС ". Когда на суд безмолвных, тайных дум Я вызываю голоса былого Утраты все приходят мне на ум И старой болью я болею снова." У.Шекспир Верно подмечено: огонь безжалостен и неразборчив. Ему...»

«Обобщение судебной практики Федерального арбитражного суда Центрального округа по рассмотрению споров по налогу на прибыль и налогу на добавленную стоимость, связанных с оценкой налоговой выгоды В соответствии с планом работ на второе полугодие 2...»

«Публикация Интернет-ресурса Geschichte der Wolgadeutschen Роберт Ритчер Город Бальцер и его округа Основанный немецкими колонистами, город стоит в 75-ти километрах южнее Саратова и на двенадцатикилометровом удалении от Волги. Почему колонию заложили и...»

«АГЕНТСКИЙ ДОГОВОР № _ Ленинградская область, " " _ 201_ г. Акционерное общество "Единый информационно-расчетный центр Ленинградской области" (сокращенно: АО "ЕИРЦ ЛО"), именуемое в дальнейшем "АГЕНТ", в лице генерального директора Шабарина Дениса Евгеньевича, действ...»

«ВВЕДЕНИЕ Цель настоящего пособия состоит в изложении основ, позволяющих научиться искусству музыкальной импровизации. Бытует мнение, что тот, кто импровизирует или играет джаз – особенный. Ос...»

«111 Е INFCIRC/15/Rev. 1 16 РесетвЬег 1975 GENERAL Distr. Международное агентство по атомноА энергии RUSSIAN Original: ENGLISH ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦИРКУЛЯР and GERMAN ТЕКСТЫ СОГЛАШЕНИЯ МЕЖДУ АГЕНТСТВОМ И АВСТРИЕЙ ОТНОСИТЕЛЬНО ЦЕНТРАЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ АГЕНТСТВА, А...»

«ОЛИМПИАДНЫЕ ЗАДАНИЯ (сценарии) ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ГУМАНИТАРНОЙ ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ "Умницы и умники" 2013-2014 Первая встреча. Первая мировая Полуфиналы для школьников со всей России Объявления и представления в студии. Пролог Конкурс русского языка Написано: Безэ, дэнди, кабарэ, каноэ, кэб, мэр, пленэр, пэр, тэт-а-тэт....»

«Зарегистрировано в Минюсте России 9 июля 2014 г. N 33026 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПРИКАЗ от 26 декабря 2013 г. N 1408 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПРИМЕРНЫХ ПРОГРАММ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ ВОДИТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ СООТВЕТСТВУЮЩИХ КА...»

«Вестник КрасГАУ. 20 13. №9 УДК 339.8 А.А. Иванов, Г.Ф. Яричина МАТРИЦЫ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КАК СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ КООПЕРАЦИОННЫХ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ РАЙОНАМИ (НА ПРИМЕРЕ ВОСТОЧНОГО МАКРОРАЙОНА КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ) В целях усиления продовольственной безопасности Российской Федерации авторами статьи предложен метод выявления кооперационных св...»







 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.