Текст книги "Вопросы о погоде"
Автор книги: Павел Астапенко
сообщить о нарушении
Текущая страница: 17 (всего у книги 32 страниц)
11.7. Какие прогнозы выпускает Гидрометцентр СССР?
Гидрометцентр СССР составляет прогнозы погоды на ближайшие сутки и последующие двое суток, которые публикуются в Ежедневном гидрометеорологическом бюллетене. В Приложении к бюллетеню помещаются прогнозы аномалии температуры (ожидаемые ее отклонения от средней многолетней нормы) на пять дней. Составляются также ежемесячные долгосрочные прогнозы на каждый месяц года и шесть раз в год – сезонные прогнозы погоды. Кроме того, выпускаются агрометеорологические и морские бюллетени с текущей и прогностической информацией о погоде, состоянии посевов, рек, озер и морей.
11.8. Как оповещается о погоде широкое население?
Помимо бюллетеней прогнозы погоды публикуются в некоторых газетах и сообщаются другими средствами массовой информации – по разным программам Всесоюзного радио более 50 раз в день и по программам Центрального телевидения – около 15 раз в день. С 1963 года по Всесоюзному радио, а с 1970-го – по Центральному телевидению с информацией о погоде регулярно выступают специалисты Гидрометцентра СССР.
Местные студии радиовещания и телевидения также регулярно передают информацию о погоде своих районов. В газете «Известия» ежедневно печатается прогностическая карта погоды в Советском Союзе на следующий день. Кроме того, во многих городах справки о погоде можно получить по телефону, а в некоторых, как, например, в Ленинграде, по телефону можно справиться о погоде почти всех крупных городов нашей страны. Несколько городов в стране имеют автоответчики погоды, работающие так же, как автоответчики Службы времени.
11.9. Повышается ли оправдываемость прогнозов погоды?
Объективный анализ данных об оправдываемости прогнозов погоды, составлявшихся по Москве последние 30 лет, показывает, что качество прогнозов заметно повысилось. Хотя устойчивость погодных условий в 70-е годы была даже меньшей, чем в 50-е (о чем свидетельствует выявленное понижение оправдываемости инерционных прогнозов), оправдываемость так называемых методических (составляемых по принятой в данное время методике) за последнюю четверть века повысилась более чем на 10% и составила к началу 1980 года примерно 88%. Приблизительно на этом же уровне находится оправдываемость краткосрочных прогнозов в других городах и районах страны.
11.10. Какую роль играет личность метеоспециалиста в прогнозировании погоды?
Как в любом деле, в работе над прогнозом погоды важную роль играют квалификация и опыт специалиста, его отношение к делу и понимание лежащей на нем ответственности. Субъективный фактор особенно отражается на качестве прогнозов, составляемых синоптическим методом, который дает лишь качественную оценку ряда зависимостей: в некоторых сложных ситуациях при одних и тех же исходных данных прогнозы погоды, составляемые разными специалистами, могут быть неодинаковыми, что исключается в расчетных методах прогноза, ибо математическое решение задачи предвычисления при одинаковых исходных данных всегда будет давать один и тот же ответ. Но, к сожалению, не все метеорологические величины можно сегодня предвычислять и синоптический метод остается основным рабочим методом предсказания погоды, хотя в настоящее время повседневно используются и результаты предвычислений.
11.11. Что такое атмосферный фронт и как предсказывается его приближение?
Атмосферный фронт – это поверхность раздела (или переходная зона) двух воздушных масс, обладающих различными свойствами, то есть отличающихся одна от другой по своим основным характеристикам: температуре, влажности, прозрачности, содержанию пыли и других примесей. Ширина такой зоны у земной поверхности – несколько десятков километров, вертикальная мощность – несколько километров. Как правило, с атмосферными фронтами связана характерная облачность. Чаще всего это целая система облаков высоко-слоистых и слоисто-дождевых, иногда кучево-дождевых и сопутствующих им облаков верхнего и нижнего ярусов. На атмосферных фронтах наблюдаются многие явления, характерные для ненастной погоды, в том числе значительные осадки, сильный ветер, иногда грозы, пыльные бури или метели и т. п.
Атмосферные фронты существуют в основном в циклонах и на их периферийных участках, в так называемых барических ложбинах, где в нижних слоях атмосферы всегда наблюдается сходимость воздушных потоков, необходимая для сохранения контрастов между двумя воздушными массами, то есть для существования самого фронта. С приближением циклона или его ложбины атмосферное давление, как правило, падает, и это служит неплохим признаком приближения фронта. Прохождение ложбины сопровождается характерным изменением скорости и направления ветра и, в зависимости от типа фронта (холодного, теплого), появлением в определенной последовательности облаков и осадков.
Предсказывается приближение фронта по всему комплексу характерных для него признаков, и прежде всего – по предвычисляемому положению циклонов и их ложбин, в которых располагаются атмосферные фронты.
11.12. Можно ли предсказать туман?
Образование тумана в воздухе связано чаще всего с процессами его охлаждения. В результате охлаждения воздуха создается избыток водяного пара, который переходит из газообразного состояния в капельно-жидкое (конденсация) или непосредственно в твердо-кристаллическое (сублимация). При обилии в приземном воздухе продуктов конденсации или сублимации водяного пара, то есть мельчайших капелек влаги или ледяных кристалликов, прозрачность воздуха уменьшается так, что горизонтальная дальность видимости падает до 1 км или того меньше. В таком случае говорят о наступлении метеорологического явления, называемого туманом. Туманы могут возникать не только из-за охлаждения воздуха, но и вследствие усиленного испарения влаги с теплой водной поверхности, температура которой на 10°C или более превышает температуру воздуха. Их так и называют: туманы охлаждения и туманы испарения.
Прогноз туманообразования, таким образом, сводится к прогнозу условий, благоприятствующих этим двум процессам: прогнозу охлаждения воздуха до температуры конденсации или сублимации, при которой водяной пар начнет превращаться в капельки воды или кристаллики льда, или же, если есть обширный водоем и предполагается, что температура воды будет значительно выше, чем температура воздуха, – прогнозу интенсивного испарения.
Охлаждение воздуха может происходить вследствие интенсивного излучения земной поверхности, когда отток тепла от земной поверхности больше его притока к ней, то есть так называемым радиационным путем – при тихой малооблачной погоде – или же путем переноса воздуха из одной местности в другую. В первом случае возникают ночные или утренние, так называемые радиационные, туманы, обычно рассеивающиеся днем при нагревании воздуха. Для их прогноза у синоптиков есть различные методы расчета температуры и времени туманообразования, есть также графики, облегчающие выполнение таких расчетов. Во втором случае возникают адвективные (переносимые) туманы, они могут быть и при значительном ветре. Для их прогноза используются другие методы и требуется выполнение несколько иных и более сложных расчетов, связанных с учетом переноса влажного воздуха и его взаимодействия с поверхностями суши и воды. Адвективные туманы могут оставаться плотными и днем.
Из сказанного ясно, что прогноз тумана – довольно сложная задача, при решении которой надо учитывать состояние и возможное изменение целого комплекса метеорологических величин, в том числе температуры и влажности воздуха, наличия облачности, ветра. Нужно также принимать во внимание состояние почвы, ее способность испарять влагу и т. п.
11.13. Как предсказывают дымку?
Дымка – явление, имеющее ту же природу, что и туман. Дымка может быть влажная (когда воздух изобилует капельками влаги) и морозная (кристалликами льда), но при ней прозрачность воздуха ухудшается не так сильно, как при тумане: горизонтальная дальность видимости остается более 1 км, но не превышает 10 км. Различие между дымкой и туманом чисто количественное – в интенсивности замутнения воздуха продуктами конденсации или сублимации водяного пара. Образование дымки сопутствует каждому случаю прихода влажного воздуха, охлаждающегося в приземном слое по той или иной причине. Это упрощает задачу ее прогноза: практически, чтобы предсказать дымку, синоптикам достаточно определить по картам погоды тип воздушной массы, которая будет в интересующем их районе. Однако определить, какая конкретно видимость будет при дымке, сложнее, поскольку она может колебаться в широких пределах. Для решения этой задачи без расчетов уже не обойтись. Для расчетов можно использовать те же графики, что и для прогноза тумана. Эти графики позволяют определять возможность образования как одного, так и другого явления и различную степень их интенсивности.
11.14. В чем особенности прогноза сухой мглы и индустриальной дымки?
Сухая мгла и индустриальная дымка возникают вне связи с процессами конденсации водяного пара. Они образуются при скоплении в воздухе аэрозольных тел – мельчайших частичек континентальной пыли и индустриальных примесей. Если же одновременно с этим наблюдаются приземные инверсии температуры, то есть воздух у земли оказывается холоднее, чем на некоторой высоте над нею, видимость заметно ухудшается, так как инверсии присуща способность задерживать попадающие в воздух примеси, создавать условия для увеличения их концентрации. Прогноз сухой мглы и индустриальной дымки также требует учета типа воздушной массы, но, кроме того, и ожидаемого вертикального распределения температуры, а также направления ветра, с которым могут переноситься индустриальные загрязнения воздуха, способствующие образованию индустриальной дымки. Качественная сторона задачи прогноза, то есть предсказание самого факта этих метеорологических явлений, для синоптиков не представляет большой трудности. Но вот оценка количественной стороны явления – его интенсивности и связанной с ним видимости – представляет значительные трудности.
11.15. Как предсказывают метели?
Метели синоптики предсказывают на основе анализа карт погоды. На этих картах хорошо видны зоны распространения метелей и направление, в котором они перемещаются. Выполнив необходимые расчеты, синоптики определяют районы, где можно ждать метели в ближайшие часы и даже сутки. Однако метели не только перемещаются из одного района в другой, но и возникают, если для этого создаются благоприятные условия; они также могут изменять свою интенсивность, усиливаться или ослабевать, а также прекращаться совсем. Поэтому синоптики оценивают и возможность возникновения метелевых ситуаций, то есть такого сочетания метеорологических величин, когда возможны метели.
Метели бывают низовые и общие. Низовые метели возникают при наличии сухого свежевыпавшего снега и ветра, скорость которого превышает 7 м/с (см. 5.17). Прогноз низовой метели, следовательно, сводится к прогнозу ветра скоростью более 7 м/с и учету состояния имеющегося снежного покрова. Если снег сухой, рыхлый, но ветер всего 5-6 м/с, может возникнуть поземок. Синоптик обязан в своих расчетах правильно оценить, какое из этих двух явлений возникнет. Общая метель возникает при выпадении снега из облаков и сильном ветре, скорость которого должна быть не менее 7 м/с. Прогноз общей метели, таким образом, связан с прогнозом облачности, снегопада и ветра. Метелевая обстановка обычно возникает при прохождении атмосферных фронтов. Длительные затяжные метели чаще всего возникают на теплых фронтах, короткие сильные метели – на холодных фронтах. Следовательно, синоптик для прогноза метелей должен правильно спрогнозировать время прохождения атмосферных фронтов. В этом ему помогают расчеты на ЭВМ и составляемые с помощью машин прогностические карты погоды.
11.16. Как предсказывают облачность?
Из космоса наша планета выглядит шаром, примерно половина поверхности которого закрыта облаками. Но облака покрывают Землю неравномерно – над одними участками они видны в большом количестве и выглядят плотной сплошной массой, над другими разбросаны мелкими группками, как бы пятнами или полосами, а над третьими их очень мало или нет вовсе. Сплошные массы облаков наблюдаются над циклонами, где имеется круговое восходящее движение воздуха и могут существовать атмосферные фронты. Пятна или полосы наблюдаются над прогреваемой солнечными лучами подстилающей земной поверхностью на значительном удалении от центров циклонов или на периферии областей высокого давления – антициклонов, где нет активных атмосферных фронтов. Над центральными частями антициклонов и их гребнями облаков обычно не бывает – здесь наблюдается нисходящее движение воздуха, его нагревание и «высушивание».
Следя по картам погоды за расположением облачных массивов, и их перемещением, синоптики в состоянии рассчитать время появления облаков над интересующей их местностью. Наблюдая за развитием циклонов и антициклонов, атмосферных фронтов и других синоптических объектов, они могут также оценить возможность возникновения облаков или их рассеивания. Вычисляя с помощью ЭВМ вертикальные токи воздуха, они могут предвидеть, где будут возникать облака, а где не будут. Однако решать задачу о прогнозе облачности совсем не просто. Надо учитывать еще и другие факторы, влияющие на процесс образования облаков: изменение свойств воздуха при его взаимодействии с земной поверхностью, испарение с поверхности воды и суши, влияние рельефа, суточный ход температуры и влажности воздуха, освещенность отдельных участков Земли солнечными лучами и многое, многое другое…
Синоптикам надо предсказать не только наличие облаков, но и их количество (оно определяется в баллах, то есть в десятых долях небосвода, закрываемых облаками), а также и форму облачности, высоту ее нижней и верхней границ. Здесь синоптику немало помогает личный опыт.
11.17. Как предсказывают осадки?
Все наиболее существенные для человеческой деятельности осадки выпадают из облаков. Это дождь, снег, град, морось, ледяная крупа, снежные зерна и снег с дождем или мокрый снег. Некоторые виды осадков могут выпадать из воздуха, без облаков: роса, иней, изморозь, ледяные кристаллы. Однако по количеству и частоте выпадения их даже нельзя сравнивать с осадками из облаков. Ежедневно из облаков на Землю выпадает 800 млрд. т пресной воды в виде различных осадков, за год это составляет слой метровой толщины… Однако выпадают осадки на земной поверхности очень неравномерно и, кроме того, с очень различной регулярностью в различные сезоны.
В принципе прогнозировать осадки можно исходя из прогноза облачности: метеорологам хорошо известно, какие облака дают осадки, а какие нет, помимо этого, известно, из каких облаков какие выпадают осадки.
Облака верхнего яруса, состоящие из одних ледяных кристаллов, – перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые – осадков не дают совсем. Из облаков среднего яруса (высоко-слоистые и высоко-кучевые), состоящих из смеси кристаллов и очень мелких капелек переохлажденной воды, осадков, достигающих поверхности земли, также практически не выпадает, если не считать отдельных снежинок в зимнее время. Фронтальные облака, расположенные в нижней тропосфере, неоднородные по структуре, размерам водяных капель и ледяных кристаллов, из которых они состоят, дают интенсивные обложные осадки в виде дождя, снега и мороси (это главным образом слоисто-дождевые облака и сопутствующие им разорванно-дождевые и слоистые облака). Слабые обложные, выпадающие с перерывами осадки могут давать и нефронтальные слоистые и слоисто-кучевые облака (в основном в холодное время года). Наконец, осадки ливневого типа, сильные и сравнительно непродолжительные, выпадают из самых мощных, сильно развитых по вертикали облаков, имеющих смешанную структуру, – кучево-дождевых и мощно-кучевых.
В первом приближении задача прогноза осадков может считаться решенной, если успешно решена задача прогноза облачности. На деле бывает несколько сложнее, но не будем вдаваться здесь в детали технологии прогноза осадков, интересные лишь профессионалам-метеорологам.
11.18. Какие осадки предсказывать труднее всего?
Труднее всего предсказывать выпадение осадков из облаков, которых еще нет и возникновение которых еще только ожидается. Так как в этом случае «прогноз составляется по прогнозу», то вероятность правильности прогноза осадков будет равна произведению вероятностей правильности двух прогнозов (например, при оправдываемости каждого вида прогноза в отдельности, равной 0,8, итоговая вероятность окажется равной 0,64). Иначе говоря, возможность ошибки возрастает. Следовательно, легче прогнозировать осадки из уже имеющихся облаков, из которых выпадает дождь или снег в другом районе, откуда облака и осадки могут прийти с воздушным потоком в интересующий нас район. Так бывает при фронтальных осадках, охватывающих большой район и перемещающихся с определенной закономерностью. Труднее предвидеть осадки в безоблачную погоду при отсутствии атмосферных фронтов: нужно определить возможность развития внутримассовой облачности и достижения ею такой стадии, когда облака начнут давать осадки. Можно ошибиться в оценке интенсивности процесса и определении времени начала выпадения осадков и, наконец, что весьма существенно, – в месте выпадения осадков при правильном прогнозе двух предшествующих деталей: осадки из развивающегося отдельного кучево-дождевого облака могут выпасть не в том пункте, в котором их ожидали, а рядом, в нескольких километрах в стороне, поскольку они будут носить локальный характер, свойственный внутримассовым ливневым осадкам. Ливни выпадают пятнами; даже в пределах одного города они могут быть в одном районе и не быть в соседнем, чего не случается с обложными дождями или снегопадами.
Еще труднее предсказать вид осадков из отдельных облаков: выпадет ли просто дождь или дождь с градом. В итоге можно сказать, что труднее всего предвидеть выпадение определенного вида внутримассовых осадков в конкретном месте, в определенное время. Именно поэтому такого вида прогнозы составляются не для отдельных населенных пунктов, а для района. Для таких осадков вполне правомерны формулировки типа: «местами кратковременные ливневые дожди». Мы не вправе требовать от синоптиков больше того, что они в состоянии дать.
11.19. Как предсказывают пыльные бури?
Возникновение пыльных бурь связано с двумя условиями: соответствующим состоянием почвы и достаточной скоростью ветра. Если почва сухая, рыхлая, лишена снежного или травяного покрова, то при сильном ветре она легко выдувается и в воздух вздымаются облака пыли – начинается пыльная буря. Чтобы предсказать ее возникновение, надо убедиться в наличии первого из перечисленных условий. Если первое условие налицо – а об этом позволяют судить количество выпавших осадков, время и продолжительность их выпадения, данные о влагосодержании почвы, температуре воздуха, – синоптики могут безошибочно предсказать пыльную бурю, как только обнаружат на картах погоды типичную ситуацию для возникновения сильных устойчивых ветров. Обычно это бывает периферийная часть мощного устойчивого антициклона над Азией в зимнее время года. В бесснежные зимы над Поволжьем, Северным Кавказом, югом Украины при этом могут быть пыльные бури. В Средней Азии, где легкие лёссовые почвы, они могут возникать и при других ситуациях, иногда вслед за вторжением холодного воздуха, на холодных атмосферных фронтах.
Для предсказания пыльных бурь требуется хорошее знание местных условий, наличие обширной метеорологической информации и владение методикой прогноза этого опасного явления погоды.
11.20. Как предсказывают шторм на море?
Морские синоптики предсказывают штормовую погоду, пользуясь картами погоды и данными метеорологических искусственных спутников Земли. Штормы на море вызываются циклонами, в которых есть обширные зоны ненастной погоды с сильным ветром и связанным с ним волнением моря. Наличие циклонов и их перемещение фиксируется на картах погоды и фотографиях поверхности океана со спутников. Будущее положение циклонов предвычисляется с помощью ЭВМ. Вся сумма информации о циклонах позволяет синоптикам предвидеть приход штормовой погоды. Волнение моря может возникнуть и при совершенно безоблачном небе – когда вдали от интересующего нас участка моря или побережья проходит циклон. Морские метеорологи в состоянии предсказать и такую ситуацию. Иногда волнение моря наблюдается даже в тихую погоду – это так называемая мертвая зыбь – волнение, пришедшее издалека. Для прогноза штормов на море у метеорологов также есть специальная методика.
