Синоптический метод изучения погоды.

Исследования по экономике морского транспорта убедительно показали, что затрата времени на переход в большой степени зависит от правильности учета гидрометеорологической обстановки во время плавания. Поэтому знание фактической гидрометеорологической обстановки (синоптических процессов) на трассе перехода и прогноз ее изменения во время плавания совершенно необходимы.

Синоптический метод — метод анализа и прогноза атмосферных процессов и условий погоды — требует быстрого получения метеорологической информации с большой территории, поэтому во всех странах земного шара значительное внимание уделяется сбору и распространению информации в пределах страны, региона, полушария.

В любой стране мира существуют специальные государственные организации — метеорологические службы,— располагающие сетью станций и научных метеорологических учреждений. В Советском Союзе руководство метеорологической службой осуществляет Государственный комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды (Госкомгидромет). В систему Госком-гидромета, кроме сети станций, входят научные институты, гидрометеорологические обсерватории, различные органы службы погоды и др.

Согласование работы национальных метеорологических служб выполняет Всемирная метеорологическая организация (ВМО)— специализированная организация при ООН. Осуществляется международный обмен информацией. Создана Всемирная служба погоды (ВСП). ВСП располагает тремя мировыми метеорологическими центрами, находящимися в Москве, Вашингтоне и Мельбурне, и 25 региональными центрами. Гидрометеорологический центр РФ (Гидрометцентр РФ) является одним из трех мировых метеорологических центров.

Синоптические процессы - это возникновение, перемещение и изменение свойств (трансформация) синоптических объектов. Синоптические процессы изучаемые с помощью карт погоды, являются причиной той или иной погоды на больших географических пространствах.

Совокупность взаимно связанных синоптических объектов над некоторым районом Земного шара, определяющая здесь погоду, есть синоптическое положение.

Синоптический прогноз - это прогноз синоптического положения и условий погоды с помощью синоптического метода.

По сути прогноз погоды структурно состоит из 2-х частей. Первая - это прогноз синоптического положения, и вторая - это на его основе прогноз собственно условий погоды, которые определяются данным синоптическим положением.

Что понимается под "синоптическими объектами"? Это воздушные массы, атмосферные фронты, циклоны, антициклоны, барические и термические ложбины и гребни, очаги тепла и холода, струйные течения, высотные фронтальные зоны и т.д.

Дадим еще раз определения основных синоптических объектов.

1. Воздушные массы - относительно однородные по условиям погоды массы воздуха в тропосфере, соизмеримые по площади с материками и океанами, перемещающиеся в системе Общей циркуляции атмосферы (т.е. в системе макромасштабных воздушных течений над Земным шаром). Общность свойств воздушных масс определяется их формированием в определенном очаге - над однородной подстилающей поверхностью и в однородных радиационных условиях. При формировании воздушной массы должны осуществляться такие циркуляционные условия, которые способствуют ее стационированию в данном очаге. При выходе из очага воздушная масса, перемещаясь, изменяет свои свойства (трансформируется), но при этом внутри воздушной массы сохраняется непрерывность в изменении температуры и другие свойства в горизонтальном направлении.

2. Атмосферные фронты. Это наиболее сложный синоптический объект. Если представить себе встречу двух воздушных масс, обладающих различными свойствами (например, одна из них является теплой, другая - холодной), то ясно, что место их встречи - это во-первых, поверхность синоптического масштаба, довольно узкая по толщине (по сравнению с масштабом воздушных масс, которые она разделяет) с очень сложным ходом метеорологических величин внутри этой поверхности.

Итак, фронтальная поверхность - это переходная зона в трехмерном пространстве между двумя воздушными массами, обладающими различными свойствами.

Если пересечь эту поверхность на нескольких уровнях, представленных картами погоды этих уровней, то получим проекцию фронтальной поверхности на данную карту. Эти переходные зоны на плоскости получили название атмосферных фронтов. В приземном слое ширина АФ не более 100 км, на высоте 5 км - около 1000 км. Длина АФ - несколько тысяч км. Обычно соседние АФ (их называют фронтальными зонами) переходят одна в другую, образуя единую ПВФЗ. Наиболее отчетливо ФЗ прослеживаются на высотных картах. Атмосферные фронты характеризуются резким (скачкообразным) изменением метеорологических величин. Фронты могут быть резко выраженными (в случае большого различия свойств воздушных масс), либо размытыми (свойства различаются слабо).

Давление по обе стороны АФ одинаково, но градиенты давления, как и другие метеорологические величины, испытывают разрыв. Непрерывность давления накладывает отпечаток на пространственную ориентацию Фронтальной поверхности. Фронтальные поверхности располагаются под углом к линии горизонта, причем более холодный воздух подтекает клином под более теплый, который располагается над ним. Протяженность фронтальной поверхности по вертикали ограничивается, как правило, вертикальной протяженностью тропосферы, т.е. около 10 км. А горизонтальная протяженность - это тысячи км, следовательно, наклон фронта очень мал.

Различают холодные, теплые фронты, фронты окклюзии - по типу воздушной массы, которая смещается в данный район вместе с фронтом: например, после прохождения теплого фронта в данный район приходит теплая воздушная масса. Следовательно, теплый фронт движется в сторону холодной воздушной массы, холодный - в сторону теплой. Фронты окклюзии образуются в результате слияния теплого и холодного АФ. Эти фронты также могут быть либо теплыми, либо холодными.

Каждому атмосферному фронту присуща своя система облаков, осадков, барических тенденций по обе стороны фронта, ветра, явлений погоды. Выявление АФ на картах погоды - наиболее сложная операция синоптического анализа.

3. Циклоны - атмосферные вихри с замкнутыми изобарами, кратными 5 гПа, с пониженным давлением, минимальным в центре, и вращением воздуха против часовой стрелки в северном полушарии (по часовой - в южном).

4. Антициклоны - атмосферные вихри с замкнутыми изобарами, кратными 5 гПа, с повышенным давлением, максимальным в центре, и вращением воздуха по часовой стрелки в северном полушарии (против часовой - в южном).

5. Барическая ложбина - система изобар, обычно на периферии циклона, направленная выпуклостью в сторону высокого давления.

6. Барический гребень - система изобар, обычно на периферии антициклона, направленная выпуклостью в сторону низкого давления.

Барические ложбины и гребни имеют горизонтальные оси, являющиеся для ложбины линией сходимости воздушных течений, для гребня - расходимости.

Сходимость воздушных течений к оси барической ложбины приводит к развитию восходящих движений воздуха и образованию облачности и осадков.

Расходимость воздушных течений на оси барического гребня вызывает нисходящие движения и размывание облачности. Ось барической ложбины является удобным местом для встречи воздушных масс различных свойств, т.е. для образования и обострения атмосферных фронтов.

7. Струйное течение - перенос воздуха в виде узкого течения с большими скоростями в верхней тропосфере и нижней стратосфере. Длина СТ - тысячи км, ширина - сотни км, вертикальная мощность - несколько км. Струйное течение имеет ось, где наблюдаются максимальные скорости ветра. Условно за нижний предел скорости для струйного течения принята скорость 30 м/с, на оси струи скорости могут превышать 50-100 м/с. Струйные течения были открыты сравнительно недавно - в 1945 г., при выполнении полетов в верхней тропосфере и стратосфере американскими ВВС в районе Японии.

Сдвиг ветра по вертикали в области струйного течения - около 5-10 м/с на 1 км по вертикали, и 10 м/с на 100 км по горизонтали. Зоны струйных течений - это зоны огромных запасов кинетической энергии атмосферы.

Для учета гидрометеорологических условий при прокладке курса используются гидрометеорологические карты (приземные и высотные карты погоды, карты волнения, распределения льда и поверхностной температуры воды), последние данные о погоде, состоянии моря и прогноз их изменения.

Ознакомившись с фактическими и прогностическими гидрометеорологическими картами, судоводитель должен ясно представить те основные факторы, которые определяют условия погоды и состояние моря на маршруте плавания. При этом необходимо установить: