Текст книги "Погода и ее предвидение"

Автор книги: Михаил Беляков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 4 страниц)

Предвидение погоды на короткий срок

А теперь мы можем перейти к вопросу о том, как же научно предсказывается погода. Прежде всего надо сказать, что в основном прогнозы погоды делятся на два основных вида: краткосрочные – на срок от нескольких часов до суток, и долгосрочные – на месяц и более вперед. В основе того и другого лежит анализ синоптических карт. Посмотрим сначала, как это делается для краткосрочных прогнозов погоды.

Прежде всего специалист-синоптик<sup>[6]6
  Так называют метеорологов, составляющих прогнозы погоды.


[Закрыть]</sup> подробно изучает очередную синоптическую карту с нанесенными на ней данными. Он рассматривает распределение давления воздуха. Для этого он проводит на карте линии равных давлений воздуха – изобары. Это дает возможность выяснить, как размещаются на карте циклоны и антициклоны. Чтобы определить, как они будут в дальнейшем развиваться и куда перемещаться, помимо изобар на карте проводятся еще так называемые линии изотенденций. Эти линии соединяют на карте места с одинаковой величиной изменения давления воздуха за промежуток между очередными сроками наблюдений. Данные об этом передаются метеорологическими станциями и наносятся на карты. Изотенденции проводятся через каждый миллибар и позволяют видеть на картах очаги наибольшего роста или наибольшего падения давления воздуха.

Затем, для того чтобы определить характеристики воздушных масс и фронтов, на карте цветными карандашами выделяются районы, где наблюдаются осадки, туманы, грозы, метели, сильные ветры, гололед. Используя ряд дополнительных материалов (диаграммы распределения температуры и влажности по высотам и др.), на карте наносят линии фронтов. При этом устанавливают местоположение как ранее существовавших, так и вновь возникших фронтов. Одновременно определяются типы и характеристики фронтов.

В настоящее время, в связи с широким распространением метеорологических наблюдений на разных высотах, помимо приземных карт погоды составляются также высотные карты. В частности, большое значение приобрели так называемые карты барической топографии, отображающие распределение давления воздуха по высотам. На этих картах, на основе наблюдений, наносятся высоты (над уровнем моря) поверхностей одинакового давления воздуха или, как их называют, изобарических поверхностей.

Карты барической топографии позволяют судить о вертикальном строении атмосферных вихрей – циклонов и антициклонов. В совокупности с другими специальными графиками, показывающими распределение по высотам температуры, давления и влажности воздуха, карты барической топографии представляют синоптику дополнительные возможности для суждения о ходе развития процессов погоды, а следовательно, и для прогнозов погоды.

Карты барической топографии позволили перейти от обычного анализа атмосферных процессов на плоскости по приземным синоптическим картам к анализу изменения этих процессов в пространстве, в значительном слое нижней атмосферы.

Изучение каждой очередной карты проводится в сравнении с картой за предыдущий срок. Это облегчает задачу, поскольку на предыдущей карте уже было выявлено, как складывались атмосферные процессы, и анализ новой карты сводится к тому, чтобы установить, как идет развитие этих процессов.

На основе сравнения результатов анализа очередной карты с предыдущей (или с картами за несколько сроков) прежде всего составляется прогноз синоптического положения. Это означает, что синоптик должен определить общий характер развития атмосферных процессов, т. е. определить вероятное перемещение и развитие циклонов и антициклонов, воздушных масс и фронтов. Все это наносится на чистый бланк карты. Обычно прогноз дается на сутки вперед.

Карта будущего положения указывает вероятное местоположение центров циклонов и антициклонов (буквами Н – для низкого и В – для высокого давления) и ожидаемых зон наибольшего изменения давления (буквами Р – для роста и П – для падения давления). Кроме того, для ряда географических пунктов производится расчет ожидаемого давления воздуха. Затем намечается предполагаемое расположение фронтов. В заключение на карте вокруг центров низкого и высокого давления проводятся изобары, ограничивающие циклоны и антициклоны.

В результате синоптик получает по существу ту же синоптическую карту, только без нанесенных данных.

Чем тщательнее будет составлен прогноз будущего синоптического положения, тем правильнее будет и прогноз погоды. Имея схему будущего расположения барических систем и фронтов и учитывая условия погоды, отображенные на предыдущих синоптических картах, можно судить и о вероятных изменениях погоды в том или ином районе. Так, например, если при анализе синоптического положения установлено, что через район, для которого нужно дать прогноз погоды, должен проходить теплый фронт, то, очевидно, можно будет рассчитывать на то, что погода в этом районе будет соответствовать характеристикам теплого фронта.

При этом, однако, всегда приходится учитывать местные условия, которые могут тем или иным образом влиять на погоду. Наблюдения показывают, что нередко в силу местных условий один и тот же атмосферный процесс может привести к существенно различным условиям погоды.

Приходится учитывать, например, усиление восходящих потоков воздуха при переходе их через горные хребты, возникновение облачности в связи с неравномерным нагреванием воздуха над различными участками земной поверхности и т. д. Нужно считаться также с тем, что вследствие понижения температуры воздуха ночью и повышения ее днем фронты в течение суток могут менять интенсивность, ослабевая ночью и обостряясь днем.

Краткосрочные прогнозы погоды даются на различные сроки. Прогнозы общего пользования составляются обычно на сутки вперед. К ним относятся, в частности, те, что передаются ежедневно по радио для Москвы и Московской области Центральным институтом прогнозов, а также республиканскими и областными Бюро погоды для соответствующих республик и областей. Кроме того, Служба погоды дает и специализированные прогнозы по запросам соответствующих потребителей. Например, для авиации прогнозы составляются на время от вылета самолета до его посадки и для маршрута полета.

Для рейсовых самолетов Гражданского воздушного флота прогнозы погоды выдаются летчикам одновременно с графическим изображением условий погоды по пути полета в разрезе (рис. 20). Это позволяет летчику выбирать наиболее выгодную высоту полета.

Рис. 20. Графическое изображение условий погоды по пути полета, в разрезе.

На основании составляемых прогнозов Служба погоды предупреждает о возможности возникновения опасных для той или иной отрасли хозяйства явлений. Сюда относятся предупреждения о заморозках для садоводов и огородников, предупреждения о штормах для морского и речного флота и для авиации и т. д.

Долгосрочные прогнозы погоды

С 1922 г. наша Служба погоды регулярно дает прогнозы погоды и на долгие сроки. При этом различают так называемые прогнозы малой заблаговременности, на период 3–10 дней, и большой заблаговременности – на месяц, на сезон.

Известны многочисленные попытки разрешения проблемы предвидения погоды на длительный срок, но одним из наиболее эффективных является метод советского ученого Б. П. Мультановского (1876–1936). Этот метод основан на исследовании процессов в атмосфере по синоптическим картам. Коротко говоря, он заключается в следующем. По исследованиям Б. П. Мультановского и его учеников, северное полушарие можно разделить на три района, в каждом из которых в силу их физико-географических особенностей развиваются своеобразные атмосферные процессы. Эти районы получили названия естественных синоптических районов.

На погоду Европейской части СССР влияют процессы, которые развиваются в районе от Гренландии на западе до Енисея на востоке и от побережья Северного Ледовитого океана до 30 градусов северной широты. Для этого района Б. П. Мультановский установил закономерности в смене циклонов и антициклонов. Промежуток времени, в течение которого на пространстве естественного синоптического района сохраняется географическое расположение циклонических и антициклонических образований, был назван Б. П. Мультановским естественным синоптическим периодом. При этом сохраняется направленность перемещения циклонов и антициклонов. В результате по первым двум дням естественного синоптического периода можно судить о вероятном расположении и перемещении циклонов и антициклонов в течение остальных дней периода. Соответственно можно судить и о вероятных изменениях условий погоды на путях перемещения циклонов и антициклонов.

Исследования показали, что продолжительность естественного синоптического периода сохраняется в пределах от 5 до 8 дней. Именно это и позволяет использовать синоптические периоды для прогноза погоды.

По первым дням периода устанавливается вероятная направленность перемещения циклонов и антициклонов. Для определения хода развития атмосферных процессов в течение естественного синоптического периода Б. П. Мультановский предложил составлять специальные карты, на которых на основе ежедневных синоптических карт обозначались изо дня в день положения центров циклонов и антициклонов. Центры циклонов обозначались черными кружками, а антициклонов – светлыми. Такие сборные карты (рис. 21 и 22) позволяют наглядно представить себе размещение циклонов и антициклонов в исследуемом районе за весь период. Как видно из рис. 21, на карте могут быть отчетливо выделены зоны преобладания циклонов и антициклонов. Рисунок показывает, что определенное соотношение этих зон сохраняется в течение всего периода с 20 по 26 января 1935 г. Затем наступает перелом и в период с 27 января по 4 февраля 1935 г., т. е. в следующий естественный синоптический период, указанные зоны меняются местами (рис. 22). Нетрудно представить, что при этой смене меняются и условия погоды в соответствующих районах.

Рис. 21. Сборная карта естественного синоптического периода с 20 по 26 января 1935 г.

Рис. 22. Сборная карта естественного синоптического периода с 27 января по 4 февраля 1935 г.

Наступление перелома от одного синоптического периода к другому обнаруживается в самом начале нового периода, что и дает возможность определить вероятное развитие процессов на этот новый период.

Что касается чисто погодных характеристик, то они определяются в первую очередь по заранее известным связям между атмосферными процессами и условиями погоды. Большую помощь в этом оказывает и подбор так называемых аналогов. Для этого используется архив синоптических карт за прошлые годы. Из него выбираются те карты, положение на которых наиболее соответствует процессу, ожидаемому для данного синоптического периода.

Для удобства подбора аналогов архив карт обрабатывается так, что отражаемые каждой картой положения выражаются цифровыми характеристиками и наносятся на отдельные карточки. Подбор аналога по таким карточкам может производиться с помощью электронных счетных машин, что избавляет от необходимости затрачивать большой труд на перелистывание многочисленных карт в архиве.

Для предсказания погоды на срок, превышающий естественный синоптический период, на месяц или на сезон, Б. П. Мультановский использовал исследование путей движения антициклонов. Проследив это движение по синоптическим картам за длительный период времени, он обнаружил, что оно совершается по некоторым определенным путям или «осям». Имеются две группы этих путей: одна направлена с запада на восток, другая – с севера на юг. К первой группе относятся пути движения антициклонов, зарождающихся над Атлантическим океаном в районе Азорских островов, к другой – пути перемещения антициклонов, возникающих в арктических районах. Оказалось, что, раз начавшись, движение антициклонов по определенным осям сохраняется в течение продолжительного времени, порядка месяца и иногда даже сезона. Составляя сборные карты для тех периодов, в которые антициклоны движутся по какой-либо определенной оси, возможно определить и общий характер погоды в различных районах при движении антициклонов.

При каких условиях антициклоны начинают двигаться по той или иной оси? Исследование этого вопроса привело к выводу, что направление движения антициклонов зависит от распределения давления в тех районах, откуда они берут свое начало. Эти области Б. П. Мультановский назвал центрами действия атмосферы.

Один из таких центров расположен в Атлантическом океане, в районе Азорских островов. В полярном районе имеется три центра действия атмосферы.

В результате все европейские оси движения антициклонов разлагаются на азорские (при смещении антициклонов с запада на восток), нормальные полярные (с северо-запада на юго-восток) и ультраполярные (с северо-востока на юго-запад или с севера на юг) (рис. 23).

Рис. 23. Оси полярных антициклонов по Б. П. Мультановскому.

Черные стрелки – оси холодного времени года, светлые стрелки – оси теплого времени года.

Ученики Б. П. Мультановского – С. Т. Пагава, Г. Я. Вангенгейм и другие продолжают его работу. Для этого они используют ряд материалов, которые еще не были доступны Мультановскому, например, карты распределения метеорологических элементов по высотам, карты погоды всего северного полушария и т. д. Все это, несомненно, способствует усовершенствованию метода долгосрочных прогнозов погоды.

Можно ли самому предсказывать погоду?

Передающиеся по радио прогнозы погоды охватывают обычно довольно большие территории – область, район. Но нас обычно интересует будущая погода для какого-либо конкретного места или пункта (колхоз, совхоз, парк культуры, стадион и т. д.). Для этого можно использовать некоторые, накопленные за длительное время местные признаки погоды. В основном эти признаки связаны с появлением и прохождением циклонов и антициклонов, воздушных масс и фронтов. Подбором и систематизацией этих признаков у нас занимались многие ученые-метеорологи: П. И. Броунов, А. Ф. Дюбюк, Б. Л. Дзердзеевский и другие. Расскажем о некоторых из наиболее, если так можно выразиться, «прочных» местных признаках изменения погоды, которые могут быть использованы для уточнения прогнозов погоды. По ним в ряде случаев можно предсказать, какое изменение погоды следует ожидать в данной точке.

При этом надо помнить, что для определения того, как изменится погода в ближайшем будущем, недостаточно пользоваться одним каким-либо из приведенных признаков. Необходимо учитывать все такие признаки. И, главное, нужно внимательно и, по возможности, непрерывно наблюдать за изменениями погоды в данном месте с тем, чтобы повседневно проверять, как оправдывается то или другое предположение об изменении условий погоды. Чем больше будет такого опыта, тем удачнее станут собственные предсказания погоды.

Общеизвестно, что погода в любом месте может меняться очень быстро. Изменения ее зависят от многих причин. Однако все многообразие погоды можно представить несколькими основными типами. Для практических целей можно ограничиться четырьмя типами погоды:

Первый тип – ясная или малооблачная погода, без осадков.

Второй тип – облачная с прояснениями погода, с кратковременными ливневыми осадками.

Третий тип – пасмурная погода с низкой облачностью.

Четвертый тип – ненастная погода с обложными осадками.

Каждый из этих типов погоды может сохраняться некоторое время, сменяясь затем другим. Поэтому особенно важны те признаки, по которым можно судить о вероятности смены того или иного типа погоды. Например, очень важно предусмотреть смену сухой, хорошей погоды на пасмурную и дождливую, или холодной погоды на теплую, и т. д.

Вот основные признаки, предвещающие возникновение или сохранение того или иного из указанных типов погоды.

По первому типу погоды. Основные признаки наступления ясной и сухой погоды после ненастья: постепенное ослабление ветра, прекращение осадков, уменьшение облачности, часто до полного прояснения. Зимой при этом наблюдается заметное похолодание, а летом, наоборот, повышение температуры.

Одним из признаков сохранения установившейся хорошей погоды является суточный ход облачности. В этом случае после ясной ночи к 9–10 часам утра появляются кучевые облака. Эти белые, сверкающие в лучах Солнца облака резко выделяются на фоне голубого неба; они даже носят название кучевых облаков хорошей погоды. К полудню эти облака несколько развиваются по вертикали, а к вечеру размываются и вновь наступает ясная погода.

О сохранении ясной или малооблачной погоды можно судить и по окраске неба. Характерным для этого является то, что небо утром голубое, днем – белесоватое; вечерняя заря имеет окраску золотистую или оранжевую с переходом позднее к зеленовато-желтой.

В ясные ночи, когда воздух у земли сильно охлаждается, обычно возникают невысокие, стелющиеся по земле и скапливающиеся в низинах туманы.

Очень характерен для ясной погоды ход температуры в течение суток. От восхода Солнца до 2–3 часов дня температура повышается, а затем непрерывно понижается до утра следующего дня.

Если зимой после установления ясной погоды день ото дня становится все холоднее, это является надежным признаком того, что ясная погода сохранится продолжительное время.

О вероятности наступления погоды второго типа, т. е. облачной погоды с прояснениями и кратковременными ливневыми осадками, можно судить в основном по облачности. Так, если в жаркую погоду летом, в ясный день утром вскоре после восхода Солнца, на небе появляются довольно высокие, часто мало заметные облака в виде зубцов или башенок, то к вечеру можно ожидать сильного развития по вертикали кучеводождевых облаков, которые разражаются ливнем с грозой. Это – так называемые тепловые грозы.

Одним из признаков их появления служит также высокая влажность в теплом воздухе, когда создается ощущение духоты и, как говорят, «парит».

Грозы и ливни возникают также при прохождении холодных фронтов. В этом случае ясная хорошая погода быстро сменяется на более прохладную, ветер усиливается, с одной из сторон горизонта надвигается целая цепь сильно развитых по вертикали кучеводождевых облаков. Возникают сильные ливневые дожди, как правило, с грозами, часто с градом.

После прохождения такого фронта может наступить прояснение, но в большинстве случаев летом вслед за этим создается неустойчивая погода, характерная большой облачностью (кучеводождевые облака) и ливневыми осадками. Зимой это сильный снегопад с крупными хлопьями снега.

При погоде третьего типа – пасмурной, с низкой облачностью, небо покрывается полосами низких серых слоистообразных облаков. Температура воздуха в течение суток почти не меняется, ветер также сохраняет примерно одну и ту же силу и направление.

И, наконец, признаки наступления погоды четвертого типа, т. е. ненастной погоды. При ясном небе на горизонте появляются полосы высоких прозрачных перистых облаков, они особенно хорошо видны при заходе Солнца. По мере приближения к пункту наблюдения эти облака становятся все более плотными, возникают полупрозрачные полосы, которые постепенно распространяются на все небо, переходя в так называемые перистослоистые облака. Чем быстрее движутся эти облака, тем скорее наступает ухудшение погоды. Появление таких облаков показывает, что ненастная погода находится от нас на расстоянии 200–400 километров в той стороне горизонта, откуда движутся облака.

Обычная скорость перемещения таких облаков равна 30–40 километрам в час. Поэтому через 7–10 часов после появления перистых облаков в пункте наблюдения можно ожидать наступления ненастной погоды.

В начале сквозь облачность отчетливо просвечивают Солнце или Луна, но затем, по мере уплотнения облаков, все небо закрывается сплошной пеленой сначала высокослоистых, а затем и слоистодождевых облаков. Начинается выпадение обложных осадков, наступает ненастье. Все это в основном соответствует смене погоды при прохождении хорошо выраженного теплого фронта (см. стр. 22).

Бывает, однако, и так, что появление перистых и перистослоистых облаков не приводит к ненастной погоде в пункте наблюдения – в том случае, если направление перемещения теплого фронта, связанного с циклоном, несколько изменится и слоистодождевые облака с выпадающими из них осадками пройдут мимо. На этом примере вы можете видеть, как ограничены возможности точного предвидения погоды без рассмотрения синоптической карты.

Чтобы добиться по возможности лучших результатов в предсказании погоды по местным признакам, нужно придерживаться следующих правил.

Горизонт наблюдателя должен быть максимально открыт, в особенности на запад, чтобы как можно раньше обнаружить появление характерных облаков. Наблюдения нужно вести непрерывно, чтобы не пропустить характерных признаков смены погоды.

Как анализ, так и прогноз погоды в этом случае нужно производить с учетом всех возможных в данном случае наблюдений. Очень полезен здесь многолетний опыт наблюдений за чисто местными признаками изменения погоды, связанными с особенностями физико-географических условий именно данного пункта. Эти признаки обнаруживаются, как правило, при длительных наблюдениях погоды в различное время года в конкретных условиях (склон горы, ущелье, берег озера, большие болота и т. д.). Естественно, что влияние этих чисто местных условий не может быть учтено в прогнозах, которые дает Бюро погоды для больших районов. Для уточнения же прогнозов применительно к данному месту учет этого влияния может зачастую сыграть решающую роль, особенно в тех случаях, когда необходимо предвидеть, как изменится погода в ближайшие несколько часов.