Матвеев Л. Т., Смирнов П. И. Основы авиационной метеорологии




НазваниеМатвеев Л. Т., Смирнов П. И. Основы авиационной метеорологии
страница10/38
Дата конвертации26.12.2012
Размер0.64 Mb.
ТипКнига
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   38
§ 3. КАРТЫ БАРИЧЕСКОЙ ТОПОГРАФИИ В § 2 главы I было указано, что изобарические поверхности, т. е. поверхности одинакового атмосферного давления, располагаются в общем не параллельно поверхности моря, а составляют с ней тот или иной угол. Угол наклона изобарической поверхности относительно поверхности моря невелик: величина этого угла измеряется несколькими десятками секунд, а тангенс угла, т. е. наклон изобарической поверхности, равен около 0,0001. Над областями повышенного давления изобарические поверхности поднимаются в виде холма, а над областями пониженного давления опускаются в виде впадины. Эти обстоятельства дали возможность изображать распределение давления в пространстве при помощи карт топографии изобарических поверхностей. Такие карты получили название карт барической топографии. Метод барической топографии аналогичен методу, которым пользуются в топографии для изображения рельефа земной поверхности путем проведения изолиний равных высот, называемых горизонталями.
Высота изобарической поверхности над уровнем моря называется абсолютной высотой изобарической поверхности. Высота одной изобарической поверхности над другой изобарической поверхностью называется относитель-нойвысотой.
Расстояние между двумя любыми изобарическими поверхностями, т. е. относительная высота, зависит только от средней температуры слоя воздуха, заключенного между этими изобарическими поверхностями. Там, где средняя температура слоя выше, относительная высота больше, там, где средняя температура ниже, относительная высота меньше.
В практике службы погоды составляются карты абсолютной и относительной топографии изобарических поверхностей. (Картой абсолютной топографии изобарической поверхности называется карта абсолютных высот этой изобарической поверхности. На рис. 35 приведен пример построения карты абсолютной топографии изобарической поверхности с давлением р мб. Изобарическая поверхность на этом рисунке показана толстой линией. На нижней части рисунка представлена карта абсолютной топографии изобарической поверхности. На этой карте проведены линии равных высот изобарической поверхности, которые называются изогипсами абсолютной топографии. Буквой В отмечены центры областей высокого давления, буквой Н - центр области низкого давления.
Поскольку относительная высота зависит только от средней
79
Рис. 35. Пример построения карты абсолютной топографии температуры слоя, заключенного между изобарическими поверхностями, большие относительные высоты будут там, где средняя температура слоя более высокая, а меньшие относительные высоты там, где средняя температура слоя более низкая. Следовательно, изогипсы относительной топографии представляют собой не что иное, как изотермы средней температуры соответствующего слоя.
В практике службы погоды Советского Союза составляются карты абсолютной топографии 850 мб (АТвбо), 700 мб (АТ7оо), 500 мб (АТ5оо), 300 мб (АТзоо) поверхностей. Кроме этого, составляется карта относительной топографии 500 мб поверхности над 1000 мб (ОТ-(tm),).
1Карта АТ85о (приложение 6) характеризует расположение областей высокого и низкого давления на уровне около 1,5 км, карта АТ70о (приложение 7) - на уровне около 3 км, карта АТ5оо (приложение 8) - на уровне около 5 км, карта АТ3оо (приложение 9) -.на уровне около 9 км.
По данным наблюдений за давлением, температурой, влажностью и ветром на различных высотах в тропосфере и нижней стратосфере, переданным в сводке, на карты абсолютной топографии наносятся:
- высота данной изобарической поверхности над уровнем моря;
- высота данной изобарической поверхности над ближайшей нижней изобарической поверхностью, температура, точка росы и при наличии в данном пункте наблюдений за ветром скорость и направление ветра.
80
тгт •
ЧЯЯ о ннн
ИНД
u
Порядок нанесения этих данных показан на рис. 36. Высота данной изобарической поверхности над уровнем моря (абсолютная высота) ННН и высота данной изобарической поверхности над ближайшей нижней главной изобарической поверхностью (относительная высота) Н0Н0Н0 наносятся дробью справа от кружка станции, причем в числителе в десятках метров (дкм) указана абсолютная высота, а в знаменателе, также в десятках метров - относительная. Температура ТТ наносится красным цветом сверху слева от кружка станции в целых градусах. При отрицательной температуре ставится знак минус. Точка росы TdTd наносится внизу слева от кружка станции. Направление ветра обозначается стрелкой так же, как и на приземной карте погоды. Скорость обозначается оперением на конце стрелки, причем длинное перо соответствует скорости ветра 20 км/час, а короткое - 10 км/час. На карту AT8so наносится ветер на высоте 1,5 км, на карту АТ7оо - ветер на высоте 3 км, на карту ATsoo - ветер на высоте 5 км и на карту АТ3оо - ветер на высоте 9 км. В отличие от приземной карты отсутствие значка ветра на станции не означает штиля, а показывает, что наблюдения за ветром не велось.
На карту ОТ^0 наносится в десятках метров относитель- ная высота, т. е. высота 500 мб поверхности над 1000 мб. Если учесть, что изобарическая поверхность 1000 мб располагается обычно близко к уровню моря, а изобарическая поверхность 500 мб - около 5 км, то приходим К выводу, что карта OT'iooo характеризует распределение средней температуры нижнего, пятикилометрового слоя тропосферы.
Существует простое количественное соотношение между относительной высотой и средней температурой слоя, заключенного между 1000- и 500-мб поверхностями
Рис. 36. Порядок нанесения данных на карту абсолютной топографии где Н0Н0Н0 - относительная высота, выраженная в десятках метров (дкм) ; ТТ - средняя температура, выраженная в градусах абсо- лютной шкалы.
Если, например, относительная высота Н0Н0Н0 = 500 дкм, то средняя температура ТТ = 250° или по стоградусной шкале - 23°.
6 Л. Т. Матвеев, П. И. Смирнов ГЛАВА III ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ АТМОСФЕРЫ
§ 1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ЗЕМНОМУ ШАРУ. СУТОЧНЫЙ И ГОДОВОЙ ХОД ТЕМПЕРАТУРЫ Неравномерное распределение по земному шару притока солнечной радиации и неоднородность земной поверхности приводят к появлению контрастов температуры воздуха в горизонтальном направлении. Так как количество поглощаемой солнечной радиации уменьшается в среднем от экватора к полюсам, то наблюдается прежде всего разность температур воздуха между низкими (экваториальными) и высокими (полярными) широтами. Эта разность больше зимой, чем летом. Объясняется это тем, что зимой полярная область не получает солнечной радиации, в то же время приток солнечной радиации в экваториальной области в течение года почти не изменяется.
Разность приземных температур между экватором и полюсами составляет: в северном полушарии летом - около 27°, зимой - 60°; в южном полушарии - летом около 29°, зимой - 75°.
На материках тепло проникает на сравнительно малую глубину (в среднем около 20 м), а в океанах тепло распространяется через турбулентное перемешивание до большой глубины (около 300-400 м). По этой причине летом материки и прилегающий воздух сильно нагреваются, а зимой - охлаждаются. Благодаря этому наблюдается разность температур воздуха над материками и океанами. Летом теплее материк, а зимой - океан. Поверхность материков неоднородна: горы, возвышенности, леса, степи, пустыни, болота, поля, озера, снежная поверхность оказывают различное влияние на температуру воздуха.
Благодаря теплым и холодным течениям, обширным ледяным полям поверхность морей и океанов также неоднородна.
Под влиянием солнечной радиации и земной поверхности температура воздуха изменяется в широких пределах во времени и в пространстве.
Для характеристики распределения температуры воздуха в горизонтальном направлении вводится понятие изотерм и горизонтального градиента температуры.
82
Изотермами называют кривые, соединяющие точки с одинаковыми значениями температуры. Изотермы проводятся на картах температуры так же, как и изобары, по измеренным на станциях значениям. На таких картах области холода и тепла очерчиваются изотермами соответственно с низкими и высокими значениями температуры.
Горизонтальным градиентом температуры называется падение температуры по перпендикуляру к изотермам на единицу расстояния. На практике величину горизонтального градиента температуры рассчитывают в градусах на 100 км расстояния. Направлен горизонтальный градиент температуры по нормали к изотермам в сторону более низких значений температуры (в сторону "холода"). Чем меньше расстояние между изотермами, тем больше горизонтальный градиент температуры.
Наиболее низкие температуры на земном шаре наблюдаются, повидимому, вблизи Южного полюса (в Антарктике); Но измерения температуры здесь не регулярны и охватывают не столь продолжительное время, чтобы можно было определенно сказать, каковы самые низкие температуры в Южном полушарии.
Сравнение средних температур самого холодного месяца (январь в Северном полушарии и июль в Южном), наблюдающихся вблизи полюсов, показывает, что температура Южного полюса примерно на 7° ниже температуры Северного полюса.
Отсюда можно заключить, что и самые низкие температуры, хотя и не зарегистрированные, наблюдаются в Антарктике. В северном полушарии зимой область наиболее низких температур находится на территории СССР, вблизи Верхоянска и Оймякона (Якутская АССР), т. е. значительно южнее полюса. Средняя многолетняя температура января в районе Верхоянска ниже -48° С, а во всей Якутской АССР ниже -40° С. Вторая область холода лежит над Гренландией. Средняя температура января здесь ниже -40° С.
Самая низкая зарегистрированная температура воздуха (на высоте метеорологической будки) на земном шаре - абсолютный минимум - наблюдалась в Оймяконе и составляла около -71° С. В Верхоянске отмечена температура -68° С в 1892 г.
Самая высокая температура воздуха (на высоте 2 м] +58° С наблюдалась в Африке близ Триполи и в Южном Иране. В Сахаре, Аравии, Иране, Южной Калифорнии средние июльские температуры превышают +30° С, а наибольшие температуры -}-500 С. Температура около +50° С наблюдается и на территории СССР в среднеазиатских пустынях.
На поверхности почвы наблюдаются более низкие (зимой) и более высокие (летом) значения температуры, чем отмеченные выше.
Вблизи земной поверхности, как и во всей тропосфере, горизонтальный градиент температуры в среднем за год направлен от низких широт к высоким. Летом над материками образуются §* 83
области тепла, а зимой - области холода с замкнутыми изотермами. Вследствие этого летом горизонтальный градиент температуры направлен с материка на океан, а зимой - с океана на материк.
Температурный режим нижней стратосферы и тропопаузы отличается целым рядом особенностей. Его изучению посвящены работы И. А. Клемина, А. Б. Калиновского, Е. С. Селезневой и др.
Высота тропопаузы зависит от географической широты, времени года, синоптической обстановки и других факторов. На рис. 37 приведено распределение температуры воздуха с высотой над несколькими пунктами, расположенными на разной широте. По горизонтальной оси откладывается температура, по вертикальной - высота. Положение тропопаузы определяется по резкому излому кривой распределения температуры с высотой (кривой стратификации): до тропопаузы температура падает, а выше ее - остается постоянной (кривая идет параллельно оси высот) или медленно возрастает с увеличением высоты. Сравнивая высоту тропопаузы в двух пунктах, один из которых (Бухта Тихая) расположен в высоких широтах, а другой (Майами) - в низких, видим, что тропопауза находится на высоте около 10 км в Бухте Тихой и около 16 км в Майами.
Таким образом, тропопауза располагается в среднем тем выше, чем ближе к экватору расположен пункт наблюдения: она лежит на высоте 16-17 км над экваториальной областью и 7-8 км - над полярной. Так как до уровня тропопаузы температура падает, то между высотой и температурой тропопаузы существует обратная зависимость: температура тропопаузы тем ниже, чем выше тропопауза, и наоборот. По этой причине температура тропопаузы и вместе с этим и нижней стратосферы в Бухте Тихая, расположенной на широте 80°, выше температуры тропопаузы в пунктах, расположенных южнее.
Представим теперь, что мы перемещаемся вдоль меридиана от полюса к экватору на высоте, например, 17 км (в нижней стратосфере). В Бухте Тихой на этой высоте температура около -38° С, а в Майами -68° С. Таким образом, в нижней стратосфере в высоких широтах температура выше, чем в низких широтах. 1В то же время, если перемещаться вдоль меридиана в тропосфере (например, на высоте 5 км), то более высокие температуры мы будем иметь в экваториальных широтах и более низкие - в полярных (см. рис. 37).
Из сказанного вытекает, что в нижней стратосфере, начиная с высоты 13-14 км, горизонтальный градиент температуры имеет обратное тропосферному направление: он направлен от высоких широт к низким. Над полярной областью в стратосфере располагается область тепла, а над экваториальной - область холода.
(Как на интересный факт следует указать, что между высотами 8-9 и 13-14 км наиболее низкие температуры наблюдаются в умеренных широтах.
84
that
20
К
п
Ю
-70°
-50° -30° -КГ 0° Ю° 30°
----Майами (У--2В°\ Л =80°Зап.)
----Сиэтл (Y-W0; Д"/22вЗсш)<
----Фербенкс (?-65°; Я=/53°Зал) ----& Гаага/? ГУ-в0°/3', Я"=520"в/8осл1)
Рис. 37. Распределение температуры воздуха с высотой летом
85
Так, например, если перемещаться вдоль меридиана от полюса к экватору на высоте 11 км, то самая низкая температура (около -52°) будет в Фербенксе и Сиэтле, в пунктах же, расположенных севернее (Б. Тихая) и южнее (Майами), температура на высоте 11 км выше, чем в Фербенксе и Сиэтле. Такое распределение температуры по высоте и по горизонтали характерно для летней половины года.
Зимой, когда в полярный бассейн поступление солнечной радиации полностью прекращается, в распределении температуры наблюдаются некоторые особенности (рис. 38).
Под влиянием излучения температура воздуха в полярном бассейне зимой резко понижается на всех высотах как в тропосфере, так и в нижней стратосфере. Например, на высоте 13 км, наиболее высокие температуры наблюдаются в умеренных широтах (Спокэн), в пунктах, расположенных к северу (Б. Тихая) и к югу (Майами), температура ниже, чем в умеренных широтах. Это означает, что в нижней стратосфере зимой горизонтальный градиент температуры направлен от умеренных широт в сторону полюса и экватора.
6 течение года над одним и тем же пунктом тропопауза располагается летом выше, чем зимой. Так, по данным А. Б. 'Кали-новского, над Москвой тропопауза лежит в среднем на высоте 10,56 км летом и 9,97' км зимой. Температура нижней стратосферы, как и тропосферы, в умеренных и высоких широтах имеет значительный годовой ход. Амплитуда годового хода (разность между среднемесячными температурами самого теплого и самого холодного месяцев) в умеренных широтах в тропосфере и нижней стратосфере в глубине материка составляет 40-50°, а на океане 10-15°. Наиболее теплым месяцем в умеренных широтах северного полушария является: на материке - июль, на океане - август; наиболее холодным - январь (материк) и февраль (океан).
Температура воздуха изменяется также в течение суток. Суточные колебания температуры воздуха обусловлены изменением притока солнечной радиации к земной поверхности, от которой тепло передается через турбулентный обмен воздуху.
Характеристиками суточного хода температуры воздуха служат амплитуда и время наступления наибольших и наименьших значений температуры. Амплитуда суточного хода температуры представляет собой разность между наибольшим и наименьшим значениями температуры в течение суток. Амплитуда суточного хода температуры воздуха зависит от широты места, времени года, свойств земной поверхности и погодных условий. В среднем за год амплитуда суточного хода температуры воздуха на уровне 2 м в тропических областях составляет 10-12°, в умеренных широтах 8-9°, в полярной области 3-4°. Летом амплитуда суточного хода температуры больше, чем зимой; на материке больше, чем на океане; при ясной погоде больше,чем при облачной.
86
-------Т. ... "--------------,--------------.-------------I-----------------:----------------------- -70° -50° -30° ~Ю° О" Ю' 20°
Майами (Мб* Л=ВО°Зап) Спокзн tw'tf. * -"7 К
Рис
38 Распределение температуры воздуха с высотой зимой
87
Большую роль играют также местные особенности (рельеф, растительность, увлажненность и др.). В котловинах амплитуда суточного хода температуры больше, чем на возвышенных местах; над увлажненной почвой она меньше, чем над сухой.
Максимум температуры воздуха наблюдается летом в 14-15, а зимой - в 13-14 час. местного времени, минимум в конце ночи, незадолго до восхода солнца.
С увеличением высоты амплитуда суточного хода температуры воздуха уменьшается, а наступление максимума и минимума запаздывает.
Суточные колебания температуры почти полностью затухают на высоте около 1-1,5 км. Выше наблюдается сравнительно слабый суточный ход температуры воздуха под влиянием непосредственного поглощения прямой солнечной радиации воздухом.
ОКроме периодических суточных и годовых колебаний, наблюдаются непериодические изменения температуры воздуха на всех высотах. Эти изменения температуры обусловлены движением атмосферы. Благодаря движению в каждую точку пространства приходят новые воздушные частицы, вызывая изменение температуры.
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   38

Похожие:

Матвеев Л. Т., Смирнов П. И. Основы авиационной метеорологии icon2. С. В. Матвеев, Специальные остовы кусочно-линейных многообразий // Математический сборник. 1973. Т. 92. № С. 282-293
С. В. Матвеев, Аппроксимация вложений многообразий локально плоскими в коразмерности больше двух // Вестник Московского университета....

Матвеев Л. Т., Смирнов П. И. Основы авиационной метеорологии iconHttp://mvi vnic info/ Войсковая часть 21239
Метрологическая экспертиза документов: программ испытаний авиационной техники и вооружения (атв); методик испытаний атв; руководств...

Матвеев Л. Т., Смирнов П. И. Основы авиационной метеорологии iconЭдуард Хлысталов Правда о священнике Гапоне
Дворник Василий Матвеев истопил печь, а Путилин послал своего молодого попутчика на станцию за пивом. Тот принес три бутылки пива,...

Матвеев Л. Т., Смирнов П. И. Основы авиационной метеорологии iconСмирнов АлексейМираж
Алексей Смирнов Мираж в глубине души вообще ни один человек если только нет в нем Святого Духа не знает о вечном спасении, не верит...

Матвеев Л. Т., Смирнов П. И. Основы авиационной метеорологии iconСавчук Олег Валентинович стр. 1 Обеспечение личной безопасности в повседневной жизни Модуль 1 «Пожарная безопасность» лекция
...

Матвеев Л. Т., Смирнов П. И. Основы авиационной метеорологии iconСаддам Кадмон Алексей Смирнов Смирнов Алексей
Брат Ужас Активный участник событий, описанных в хрониках "Нектар Небожителя" и "Тесная кожа"

Матвеев Л. Т., Смирнов П. И. Основы авиационной метеорологии iconДж. Мак-Дональд профессор отделения метеорологии Института физики Аризонского университета (г. Таксон)

Матвеев Л. Т., Смирнов П. И. Основы авиационной метеорологии iconДж. Мак-Дональд профессор отделения метеорологии Института физики Аризонского университета (г. Таксон)

Матвеев Л. Т., Смирнов П. И. Основы авиационной метеорологии iconПрот. Димитрий Смирнов о современных проблемах церковной жизни
Один из самых авторитетных священников Русской Православной Церкви протоиерей Димитрий Смирнов дал интервью Стране. Ru, в котором...

Матвеев Л. Т., Смирнов П. И. Основы авиационной метеорологии iconСмирнов ИгорьПовесть о белом скитальце
Игорь Смирнов повесть о белом скитальце, написанная на основе немногочисленных сведений, которые были сообщены разными людьми в период...

Разместите кнопку на своём сайте:
txt.rushkolnik.ru



База данных защищена авторским правом ©txt.rushkolnik.ru 2012
обратиться к администрации
txt.rushkolnik.ru
Главная страница