Как известно, многие из отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспортные службы очень сильно зависят от оперативности, своевременности и надежности прогнозов федеральной метеорологической службы. Заблаговременное оповещение об опасных и особо опасных явлениях погоды, своевременность подачи штормовых предупреждений – всё это необходимые условия для успешной и безопасной работы многих отраслей хозяйства и транспорта. Так, например, долгосрочные метеорологические прогнозы имеют решающий вес при организации сельхоз производств.
Одним из самых важных параметров, определяющих возможность прогнозирования опасных погодных условий, является такой показатель, как высота нижней границы облаков.
В метеорологии, высота облаков - это высота нижней границы облаков над поверхностью земли.
Для понимания важности проведения исследований по определению высоты облаков, следует упомянуть тот факт, что облака могут быть разных типов. Для различных типов облаков высота их нижней границы может варьироваться в некоторых пределах, причем, выявлено среднее значение высоты облаков.
Итак, облака могут быть:
Слоистые облака (средняя высота 623 м.)
Дождевые облака (средняя высота 1527 м.)
Кучевые (вершина) (1855)
Кучевые (основание) (1386)
Грозовые (вершина) (средняя высота 2848 м.)
Грозовые (основание) (средняя высота 1405 м.)
Ложные перистые (средняя высота 3897 м.)
Слоисто-кучевые (средняя высота 2331 м.)
Высокие кучевые (ниже 4000 м.) (средняя высота 2771 м.)
Высокие кучевые (выше 4000 м.) (средняя высота 5586 м.)
Перисто-кучевые (средняя высота 6465 м.)
Низкие перисто-слоистые (средняя высота 5198 м.)
Высокие перисто-кучевые (средняя высота 9254 м.)
Перистые (средняя высота 8878 м.)
Как правило, измеряют высоту облаков нижнего и среднего ярусов, не превышающую 2500 м. При этом, определяют высоту самых нижних облаков из всего их массива. При тумане, считают, что высота облаков равна нулю, и, в данном случае, в аэропортах измеряется “вертикальная видимость”.
Для определения высоты нижней границы облаков используется метод светолокации. В России, для этих целей выпускается измеритель , в котором в качестве источника импульсов и света используется импульсная лампа.
Высота нижней границы облаков методом светолокации с использованием ДВО-2 определяется при помощи замера времени, которое требуется световому импульсу для прохождения пути от излучателя света до облака и обратно, а также преобразования полученного значения времени в пропорциональное ему значение высоты облаков. Таким образом, световой импульс посылается излучателем и, после отражения, принимается приемником. При этом, излучатель и приемник должны быть расположены в непосредственной близости друг от друга.
Конструктивно измеритель ДВО-2 представляет собой комплекс из нескольких отдельных приборов:
Передатчика и приёмника,
Линий связи,
Блока измерительного,
Пульта дистанционного.
Измеритель высоты облаков ДВО-2 может работать автономно с блоком измерительным, в комплекте с дистанционным пультом и в составе автоматизированных метеорологических станций.
Передатчик состоит из импульсной лампы, питающих её конденсаторов и параболического отражателя. Отражатель вместе с лампой и конденсаторами установливается в кардановом подвесе, заключенном в корпусе с открывающейся крышкой.
Приемник состоит из параболического зеркала, фотоприемника, фотоусилителя, также установленных в кардановом подвесе и находящихся в корпусе с открывающейся крышкой.
Передатчик и приемник должны быть размещены вблизи основного пункта наблюдений. На взлетно-посадочных полосах, передатчик и приемник устанавливаются на ближайших приводных радиомаяках с обоих концов полосы.
Блок измерительный, предназначающийся для сбора и обработки информации, состоит из измерительной платы, высоковольтного блока и блока питания.
Пульт дистанционный включает плату клавиатуры и индикации и плату управления.
Сигнал от приемника по двухпроводной потенциально развязанной линии связи с однополярными сигналами и номинальным током(20±5)мА передается в измерительный блок, а оттуда - в пульт дистанционный. В зависимости от комплектации, вместо пульта дистанционного для обработки и отображения на дисплее оператора сигнал может передаваться на центральную систему метеостанции.
Измеритель высоты облаков ДВО-2 может работать или непрерывно или по мере необходимости. Пульт дистанционный имеет последовательный интерфейс RS-232, предназначающийся для работы с компьютером. Информация от измерителей ДВО-2 может передаваться по линии связи на дистанции до 8 км.
Обработка результатов измерения на измерительном блоке ДВО-2 включает:
Осреднение результатов по 8-ми измеренным значениям;
Исключение из числа замеров тех результатов, в которых наблюдается кратковременное пропадание отраженного сигнала. Т.е. исключение фактора «разрыва в облаках»;
Выдачу сигнала об «отсутствии облаков» в случае, если среди 15 проведенных наблюдений не набирается 8 значимых;
Исключение так называемых местников - ложных сигналов отражения.
2 вариант 1. У подножия горы АД составляет 760 мм рт.ст. Каким будет давление на высоте 800 м: а) 840 мм рт. ст.; б) 760 мм рт. ст.; в) 700 мм рт. ст.;г) 680 мм рт. ст. 2. Средние месячные температуры высчитываются: а) по сумме среднесуточных температур; б) делением суммы средних суточных температур на число суток в месяце; в) от разницы сумы температур предыдущего и последующего месяцев. 3. Установите соответствие: давление показатели а) 760 мм рт. ст.; 1) ниже нормы; б) 732 мм рт. ст.; 2) нормальное; в) 832 мм рт. ст. 3) выше нормы. 4. Причиной неравномерного распределения солнечного света по земной поверхности является: а) удаленность от Солнца; б) шарообразность Земли; в) мощный слой атмосферы. 5. Суточная амплитуда – это: а) общее количество показателей температуры в течение суток; б) разница между наибольшими и наименьшими показателями температуры воздуха в течение суток; в) ход температур в течение суток. 6. С помощью какого прибора измеряется атмосферное давление: а) гигрометра; б) барометра; в) линейки; г) термометра. 7. Солнце бывает в зените на экваторе: а) 22 декабря; б) 23 сентября; в) 23 октября; г) 1 сентября. 8. Слой атмосферы, где происходят все погодные явления: а) стратосфера; б) тропосфера; в) озоновый; г) мезосфера. 9. Слой атмосферы, не пропускающий ультрафиолетовые лучи: а) тропосфера; б) озоновый; в) стратосфера; г) мезосфера. 10. В какое время летом при ясной погоде наблюдается наименьшая температура воздуха: а) в полночь; б) перед восходом Солнца; в) после захода Солнца. 11. Высчитайте АД горы Эльбрус. (Высоту вершин найдите на карте, АД у подножия горы возьмите условно за 760 мм рт. ст.) 12. На высоте 3 км температура воздуха = - 15 ‘C, чему равна температура воздуха у поверхности Земли: а) + 5’C; б) +3’C; в) 0’C; г) -4’C.
1 вариант Установите соответствие: давление показатели а) 749 мм рт.ст.;1) ниже нормы;
б) 760 мм рт.ст.; 2) нормальное;
в) 860 мм рт.ст.; 3) выше нормы.
Разность между наибольшим и наименьшим значениями температуры воздуха
называется:
а) давлением; б) движением воздуха; в) амплитудой; г) конденсацией.
3. Причиной неравномерного распределения солнечного тепла на поверхности Земли
является:
а) удаленность от солнца; б) шарообразность;
в) разная мощность слоя атмосферы;
4. Атмосферное давление зависит от:
а) силы ветра; б) направления ветра; в) разницы температуры воздуха;
г) особенностей рельефа.
Солнце бывает в зените на экваторе:
Озоновый слой расположен в:
а) тропосфере; б) стратосфере; в) мезосфере; г) экзосфере; д) термосфере.
Заполните пропуск: воздушной оболочкой земли является - _________________
8. Где наблюдается наименьшая мощность тропосферы:
а) на полюсах; б) в умеренных широтах; в) на экваторе.
Расположите этапы нагрева в правильной последовательности:
а) нагрев воздуха; б) солнечные лучи; в) нагрев земной поверхности.
В какое время летом, при ясной погоде, наблюдается наибольшая температура
воздуха: а) в полдень; б) до полудня; в) после полудня.
10. Заполните пропуск: при подъёме в горы атмосферное давление…, на каждые
10,5 м на ….мм рт.ст.
Высчитайте атмосферное давление г. Народная. (Высоту вершин найдите на
карте, АД у подножия гор возьмите условно за 760 мм рт.ст.)
В течение суток были зафиксированы следующие данные:
max t=+2’C, min t=-8’C; Определите амплитуду и среднесуточную температуру.
2 вариант
1. У подножия горы АД составляет 760 мм рт.ст. Каким будет давление на высоте 800 м:
а) 840 мм рт. ст.; б) 760 мм рт. ст.; в) 700 мм рт. ст.; г) 680 мм рт. ст.
2. Средние месячные температуры высчитываются:
а) по сумме среднесуточных температур;
б) делением суммы средних суточных температур на число суток в месяце;
в) от разницы сумы температур предыдущего и последующего месяцев.
3. Установите соответствие:
давление показатели
а) 760 мм рт. ст.; 1) ниже нормы;
б) 732 мм рт. ст.; 2) нормальное;
в) 832 мм рт. ст. 3) выше нормы.
4. Причиной неравномерного распределения солнечного света по земной поверхности
является: а) удаленность от Солнца; б) шарообразность Земли;
в) мощный слой атмосферы.
5. Суточная амплитуда – это:
а) общее количество показателей температуры в течение суток;
б) разница между наибольшими и наименьшими показателями температуры воздуха в
течение суток;
в) ход температур в течение суток.
6. С помощью какого прибора измеряется атмосферное давление:
а) гигрометра; б) барометра; в) линейки; г) термометра.
7. Солнце бывает в зените на экваторе:
2) что можно изобразить на плане местности?
а пришкольный участок
б океан
в Крымский полуостров
г материк
3) какие из перечисленных объектов обозначаются на плане местности линейными знаками?
а реки,озёра
б границы, пути сообщения
в населённые пункты, вершины гор
г полезные ископаемые, леса
4) в каких пределах измеряется географическая широта?
а 0-180"
б 0-90"
в 0-360"
г 90-180"
Понятие «облачность» подразумевает количество наблюдаемых в одном месте облаков. Облаками, в свою очередь, называются атмосферные явления, сформированные взвесью водяного пара. Классификация облаков насчитывает множество их видов, разделяемых по размерам, форме, природе образования и высоте расположения.
В бытовой сфере для измерения облачности используются специальные термины. Развернутые шкалы измерения данного показателя применяются в метеорологии, морском деле и авиации.
Метеорологи используют десятибалльную шкалу облачности, которая иногда выражается в процентах покрытия обозримого небесного пространства (1 балл - 10% покрытия). Кроме того, высота образования облаков разделяется на верхний и нижний ярусы. Такая же система используется и в морском деле. Авиационные метеорологи используют систему из восьми октант (частей обозримого неба) с более подробным указанием высоты расположения облаков.
Для определения нижней границы облаков используется специальный прибор. Но острую необходимость в нём испытывают только авиационные метеостанции. В остальных случаях производится визуальная оценка высоты.
Типы облачности
Облачность играет важную роль в формировании погодных условий. Облачный покров предотвращает нагрев поверхности Земли, и продлевает процесс её охлаждения. Облачный покров существенно снижает суточные колебания температуры. В зависимости от количества облаков в определённое время выделяется несколько типов облачности:
- «Ясно или малооблачно» соответствует облачности в 3 балла в нижнем (до 2 км) и среднем ярусе (2 - 6 км) или любое количество облаков в верхнем (выше 6 км).
- «Меняющаяся или переменная» - 1-3/4-7 баллов в нижнем или среднем ярусе.
- «С прояснениями» - до 7 баллов суммарной облачности нижнего и среднего яруса.
- «Пасмурно, облачно» - 8-10 баллов в нижнем ярусе или не просвечивающиеся облака в среднем, а также с атмосферными осадками в виде дождя или снега.
Виды облаков
Всемирная классификация облаков выделяет множество видов, каждый из которых обладает своим латинским названием. В ней учитывается форма, происхождение, высота образования и ряд других факторов. Основу классификации составляют несколько видов облаков:
- Перистые облака представляют собой тонкие нити белого цвета. Располагаются на высоте от 3 до 18 км в зависимости от широты. Состоят из падающих кристаллов льда, которым и обязаны своим внешним видом. Среди перистых на высоте свыше 7км облака подразделяются на перисто-кучевые, высоко-слоистые, которые обладают невысокой плотностью. Ниже на высоте около 5км располагаются высоко-кучевые облака.
- Кучевые облака это плотные образования белого цвета и значительной высоты (иногда более достигает 5 км). Располагаются чаще всего в нижем ярусе с вертикальным развитием в средний. Кучевые облака на верхней границе среднего яруса зовутся высококучевыми.
- Кучево-дождливые, ливневые и грозовые облака, как правило, располагаются невысоко над поверхностью Земли 500-2000 метров, характерны выпадением атмосферных осадков в виде дождя, снега.
- Слоистые облака представляют собой слой взвеси небольшой плотности. Они пропускают свет солнца и луны и находятся на высоте между 30 и 400 метров.
Перистые, кучевые и слоистые типы смешиваясь, образуют другие виды: перисто-кучевые, слоисто-кучевые, перисто-слоистые. Кроме основных видов облаков и существуют и другие, менее распространённые: серебристые и перламутровые, лентикулярные и вымеобразные. А облака, образованные пожарами или вулканами называются пирокумулятивными.
Определение облачности производится визуально по 10-балльной системе. Если небо безоблачное или на нем имеется одно или несколько небольших облаков, занимающих менее одной десятой части всего небосвода, то облачность считается равной 0 баллов. При облачности, равной 10 баллам, все небо закрыто облаками. Если облаками покрыто 1/10, 2/10, или 3/10 частей небосвода, то облачность считается равной соответственно 1, 2, или 3 баллам.
Определение интенсивности света и уровня радиационного фона*
Для измерения освещенности применяются фотометры. По отклонению стрелки гальванометра определяется освещенность в люксах. Можно пользоваться фотоэкспонометрами.
Для измерения уровня радиационного фона и радиоактивной загрязненности используются дозиметры-радиометры ("Белла", "ЭКО", ИРД-02Б1 и др.). Обычно указанные приборы имеют два режима работы:
1) оценка радиационного фона по величине мощности эквивалентной дозы гамма-излучения (мкЗв/ч), а также загрязненности по гаммаизлучению проб воды, почвы, пищи, продуктов растениеводства, животноводства и т.д.;
* Единицы измерения радиоактивности
Активность радионуклида (А) - уменьшение числа ядер радионуклида за опреде-
ленный интервал времени:
[А] = 1 Ки = 3,7 · 1010 расп./с = 3,7 · 1010 Бк.
Поглощенная доза излучения (Д) составляет энергию ионизирующего излучения, переданную определенной массе облучаемого вещества:
[Д] = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад.
Эквивалентная доза облучения (Н) равна произведению поглощенной дозы на
средний коэффициент качества ионизирующего излучения (К), учитывающий биоло-
гическое действие различных излучений на биологическую ткань:
[Н] = 1 Зв = 100 бэр.
Экспозиционная доза (X) является мерой ионизирующего действия излучения, еди-
ницей которой является 1 Кu/кг или 1 Р:
1 Р = 2,58 · 10-4 Кu/кг = 0,88 рад.
Мощность дозы (экспозиционной, поглощенной или эквивалентной) - это отношение приращения дозы за определенный интервал времени к величине этого временного интервала:
1 Зв/с = 100 Р/с = 100 бэр/с.
2) оценка степени загрязненности бета-, гамма - излучающими радионуклидами поверхностей и проб почвы, пищи и др. (частиц/мин.·см2 или кБк /кг).
Предельно допустимая доза облучения составляет 5 мЗв /год.
Определение уровня радиационной безопасности
Определение уровня радиационной безопасности проводится на примере использования дозиметра-радиометра бытового (ИРД-02Б1):
1. Установить переключатель режима работы в положение «мкЗв/ч».
2. Включить прибор, для чего установить переключатель «выкл.- вкл.»
в положение «вкл.». Примерно через 60 с после включения прибор готов
к работе.
3. Поместить прибор в то место, где определяется мощность эквивалентной дозы гамма-излучения. Через 25-30 с на цифровом табло высветится значение, которое соответствует мощности дозы гаммаизлучения в данном месте, выраженной в микрозивертах в час (мкЗв/ч).
4. Для более точной оценки необходимо брать среднее из 3-5 последовательных показаний.
Показание на цифровом табло прибора 0,14 означает, что мощность дозы составляет 0,14 мкЗв/ч или 14 мкР/ч (1 Зв = 100 Р).
Через 25-30 с после начала работы прибора необходимо снять три последовательных показания и найти среднее значение. Результаты оформить в виде табл. 2.
Таблица 2. Определение уровня радиации
Показания прибора |
Среднее значение |
||||
мощности дозы |
|||||
Оформление результатов микроклиматических наблюдений
Данные всех микроклиматических наблюдений фиксируются в тетради, а затем обрабатываются и оформляются в виде табл. 3.
Таблица 3. Результаты обработки микроклиматических
наблюдений
Температу- |
||||||||||||||||
ра воздуха |
Температу- |
Влажность |
||||||||||||||
на высоте, |
ра воздуха, |
воздуха на |
||||||||||||||
высоте, % |
||||||||||||||||
Плывущие по небу облака притягивают наш взгляд с раннего детства. Многим из нас нравилось подолгу всматриваться в их очертания, придумывая, на что похоже очередное облако – на сказочного дракона, голову старика или кошку, бегущую за мышкой.
Как хотелось взобраться на одно из них, чтобы поваляться в мягкой ватной массе или попрыгать на ней, как на пружинящей кровати! Но в школе на уроках природоведения все дети узнают, что на самом деле – это просто большие скопления водяного пара, плывущие на огромной высоте над землей. Что еще известно об облаках и облачности?
Облачность – что это за явление?
Облачностью принято называть массу облаков, которые находятся над поверхностью определенного участка нашей планеты в текущее время или находились там в определенный момент времени. Она является одним из основных погодных и климатических факторов, который препятствует как слишком сильному нагреву, так и охлаждению поверхности нашей планеты.
Облачность рассеивает солнечное излучение, препятствуя перегреву грунта, но в то же время и отражает собственное тепловое излучение поверхности Земли. Фактически роль облачности аналогична роли одеяла, сохраняющего температуру нашего тела стабильной во время сна.
Измерение облачности
Авиационные метеорологи используют так называемую 8-октантную шкалу, которая заключается в делении неба на 8 сегментов. Количество видимых на небе облаков и высоту их нижних границ указывают послойно от нижнего слоя к верхнему.
Количественное выражение облачности автоматические метеостанции сегодня обозначают латинскими буквосочетаниями:
— FEW – незначительная рассеянная облачность в 1-2 октантах, или 1-3 балла по международной шкале;
— NSC – отсутствие существенной облачности, при этом количество облаков на небе может быть любым, если их нижняя граница располагается выше 1500 метров, а мощно-кучевые и кучево-дождевые облака отсутствуют;
— CLR – все облака находятся на высоте выше 3000 метров.
Формы облаков
Метеорологи различают три основных формы облаков:
— перистые, которые образуются на высоте более 6 тысяч метров из мельчайших ледяных кристалликов, в которые превращаются капельки водяного пара, и имеют форму длинных перьев;
— кучевые, которые располагаются на высоте 2-3 тысяч метров и похожи на клочья ваты;
— слоистые, располагающиеся друг над другом в несколько слоев и, как правило, закрывающие все небо.
Профессиональные метеорологи различают несколько десятков разновидностей облаков, которые являются вариантами либо сочетаниями трех основных форм.
От чего зависит облачность?
Облачность напрямую зависит от содержания в атмосфере влаги, так как облака образуются из сконденсированных в мельчайшие капельки молекул испарившейся воды. Значительное количество облаков образуется в экваториальной зоне, так как там очень активно идет процесс испарения из-за высокой температуры воздуха.
Наиболее часто здесь образуются кучевые и грозовые формы облаков. Субэкваториальные пояса характеризуются сезонной облачностью: в сезон дождей она, как правило, увеличивается, в сухой сезон – практически отсутствует.
Облачность умеренных поясов зависит от переноса морского воздуха, атмосферных фронтов и циклонов. Она тоже носит сезонный характер как по количеству, так и по форме облаков. Зимой наиболее часто образуются слоистые облака, обкладывающие небо сплошной пеленой.
К весне облачность обычно уменьшается, начинают появляться кучевые облака. Летом на небе господствуют кучевые и кучево-дождевые формы. Осенью облака наиболее обильны с преобладанием слоистых и слоисто-дождевых облаков.
Для всей планеты в целом количественный показатель облачности примерно равен 5,4 балла, причем над сушей облачность ниже – около 4,8 балла, а над морем выше – 5,8 балла. Наибольшая облачность образуется над северной частью Тихого океана и Атлантики, где ее величина достигает 8 баллов. Над пустынями она не превышает 1-2 балла.