Барические образования. Определение направления и скорости ветра в приземном слое по карте погоды: Справочное пособие для выполнения лабораторных работ по курсу «Гидрометобеспечение судовождения»

Министерство транспорта Российской федерации

Волжская государственная академия водного транспорта

Кафедра судовождения и безопасности судоходства

Осокин М.В.

Барические образования. Определение направления и скорости ветра в приземном слое по карте погоды.

Справочное пособие для выполнения лабораторных работ студентами Судоводительского факультета по курсу «Гидрометобеспечение судовождения»

Нижний Новгород

2004

Содержание

1. Введение

2. Виды барических образований

3. Определение направления и скорости ветра в приземном слое по карте погоды

4. Образование и движение циклонов

5. Образование и движение антициклонов

6. Литература

1.  Введение.

В данном пособии кратко рассмотрены метеорологические понятия, необходимые для использования информации, содержащейся на картах погоды. Имея карту погоды, можно наглядно представить расположение областей высокого и низкого давления и атмосферных фронтов, а также спрогнозировать дальнейшие изменения погодных условий в интересующем нас районе мирового океана.

2.  Виды барических образований.

Распределение давления воздуха внутри атмосферы можно представить с помощью так называемых изобарических поверхностей, во всех точках которых давление одинаково. Изобарические поверхности, как правило, наклонены по отношению к поверхности Земли на угол 0.3 - 3.0⁰ (рис. 1). Пересечение изобарической поверхности с любой горизонтальной плоскостью происходит по линии, называемой изобарой. Наглядное представление о величинах атмосферного давления в разных точках земной поверхности дают карты изобар, полученных при пересечении изобарических поверхностей с уровнем моря или суши (в английском языке – «SurfaceAnalyze»).  Система изобар называется барическим полем. В настоящее время давление измеряется в барах (). В практических целях при измерении атмосферного давления используются миллибары (). В системе СИ для этой цели существует единица, называемая Гектопаскаль, равная миллибару по величине.

Изобары на картах погоды, выпускаемых в большинстве стран мира, в том числе и в России, проводят через 5 миллибар, в англосаксонских странах – через 4 миллибара. 

Из многообразия очертаний изобар на картах погоды можно выделить пять основных форм:

1. Области замкнутых изобар с пониженным давлением в центре – барический минимум или циклон. На российских синоптических картах в центре циклона ставят букву Н – низкое давление. В английских прогнозах погоды в настоящее время вместо слова «циклон» используется в основном слово «низкое» или «депрессия». Поэтому на английских картах в центре циклона ставится буква L – от слова «low». На немецких картах центр циклона обозначается буквой Т от слова «tief» - «глубокий, низкий». На итальянских – В (bassa») . На испанских – В («baja»). На французских – В («bas»).
2. Области замкнутых изобар с высоким давлением в центре – барический максимум или антициклон. На российских картах в центре антициклона ставят букву В (от слова «высокое»). На английских и немецких картах центр антициклона обозначается буквой H (от слов “high” и «hoch» - «высокий» в английском и немецком языках соответственно). На итальянских и испанских – A («alta»). На французских – H («haut»).
3. Ложбина низкого давления– вытянутая часть циклона с ясно выраженной осью (центральной линией), вблизи которой изобары имеют наибольшую кривизну, нередко внутри ложбины наблюдается самостоятельный центр низкого давления, называемый вторичным или частным циклоном. На английских картах погоды ось ложбины обозначается пунктирной линией, вдоль которой написано слово «throw».
4. Гребень высокого давления или отрог – вытянутая часть антициклона с хорошо выраженной осью, вдоль которой изобары имеют наибольшую кривизну. Внутри отрогов нередко образуются самостоятельные центры высокого давления. В английском языке отрог обозначается словом «ridge».
5. Барическая седловина - промежуточная область между двумя циклонами и двумя антициклонами, расположенными крест-накрест.

Указанные виды барического рельефа представлены на рис. 2, где  обозначены соответствующими цифрами.

Рис. 1 Вертикальный разрез атмосферы через области высокого и низкого давлений

Рис. 2 Виды барических образований (российская карта погоды).

3.  Определение направление и скорости ветра в приземном слое по карте погоды.

Появление ветра вызывается силой горизонтального барического градиента, приводящей в движение частицы воздуха. Барическим градиентом называется отношение изменения величины атмосферного давления к расстоянию, на котором это изменение происходит. Поскольку при проведении изобар на карте погоды между соседними изобарами берутся одинаковые разности давлений (4 или 5 миллибар), получается, что чем меньше расстояние между изобарами, тем больше сила горизонтального градиента и, соответственно, сильнее ветер в данном районе. Если бы на частицы воздуха действовала только сила барического градиента, то они двигались бы из областей повышенного атмосферного давления в области пониженного  перпендикулярно изобарам. Но, как только частица воздуха приходит в движение, на неё начинает действовать сила Кориолиса, возникающая вследствие вращения Земли, а если частица движется по криволинейной траектории, то, дополнительно – центробежная сила (рис. 3). Сила Кориолиса в северном полушарии стремится отклонить частицу вправо от направления её движения (в южном – наоборот). Частица воздуха продолжает отклоняться от нормали к изобаре до тех пор, пока сила барического градиента не уравновесится суммой сил Кориолиса и центробежной. Совокупное воздействие этих сил приводит к тому, что частицы воздуха в свободной атмосфере (выше 1000 м от земной или водной поверхности, где не действует сила трения) в средних широтах движутся по касательным к изобарам.  При этом область пониженного давления в северном полушарии остаётся слева, а область повышенного давления – справа от направления движения (в южном полушарии – наоборот). Такое движение частиц воздуха при прямолинейных изобарах называется геострофическим ветром. Установившееся движение воздуха по круговым траекториям под действием сил градиента, Кориолиса и центробежной при отсутствии трения называется градиентным или  геоциклострофическим  ветром.