В Петербурге все предвещает аномально теплую зиму (эх, не сглазить бы!), и я, порядком уставший от двух предыдущих зим-реконструкций событий фильма "Послезавтра" несказанно рад этому. Тем более, что год назад примерно у это время за окном уже стоял мороз –20°. Сноубордистам и лыжникам на склонах снег наметут искусственный, так что в обиде не останутся, а мне и без него хорошо живется.
Но пока погоду трясет около нуля, каждое утро для меня превращается в дилемму: что надеть, чтобы и не замерзнуть, и не упариться. И тут-то мне на помощь и приходят два отличных сайта с очень точными прогнозами погоды. В свое время мне помог найти их мой товарищ, но в ЖЖ он не пишет, так что свет понесу в народ я. Кто о них в курсе, не спешите закидывать яйцами за баян, ведь многие до сих пор за погодой ходят на туповатые и врущие через раз Гисметео и Яндекс.
Внизу небольшой обзор двух отличных сайтов: РП5 и YR.no , а также ответы на несколько вопросов, которые могут возникнуть после знакомства с ними. Если покажется, что букав слишком много, просто примите к сведению мои рекомендации и поверьте, что эти два ресурса ни разу не подвели и не обманули.
Этот сайт, гость из Норвегии, в отличие от РП5 помимо очень точные прогнозов имеет очень красивое оформление. Русского языка, правда, нет. Но зато есть английский (переключается в правом верхнем углу).
Особенность сайта – куча разных способов предоставления информации, начиная от знакомых по Яндексу простеньких прогнозов-таблиц на 9 дней вперед (стоит заметить, что расшифровка по прежнему весьма детализирована), и заканчивая графиками и метеорологическими картами, изменяющимися во времени.
Лично для меня оптимальным и наиболее понятным видится умеренной "загруженности" график, который может также обзавестись еще и линией для давления и диаграммой облачности, если нажать на кнопку Detailed слева, но эта информация кажется мне излишней. Синие столбики на временной оси – это опять же уровень осадков в миллиметрах.
Теперь отвечу на пару вопросов, которые могут возникнуть после ознакомления с этими сайтами:
Q: Откуда у британцев и норвежцев информация о нашей погоде? Гидрометцентр наш уж наверняка лучше знает!
A: Вовсе нет. И Гидрометцентр, и все остальные знают о фактической погоде абсолютно одно и то же. Вся информация собирается наземными метеостанциями и выкладывается в общий доступ в системе свободного международного обмена метеоданными. Теперь любой, у кого есть в наличии суперкомпьютер с тысячей-другой процессоров может взять эти данные, обработать и попытаться предсказать, какая погода будет в том или ином месте в ближайшем будущем. Дело лишь за тем, кому это удастся сделать точнее.
Q: Мне непонятно, когда осадки обозначают как 2 мм/ 6 часов. Чего ждать на самом деле?
A: Понять очень легко. Вот как объясняет это РП5:
"Соотношение прямое: 1 мм соответствует 1 литру на 1 квадратный метр. То есть 12 мм - это большое 12-литровое ведро; 10 мм - 10-литровое ведро; 0.5 мм - пол-литровая бутылка; 0.2 мм - стакан воды на 1 кв. метр. Возможно, такое объяснение не слишком солидное, зато понятное."
Это открывает новые горизонты по сравнению с теми прогнозами погоды, где дождь вне зависимости от прогнозируемой интенсивности обозначается капелькой, или зонтиком. Понять, нужен ли этот зонтик вообще можно именно по этим миллиметрам: 0.2-1 мм – это очень мало, и скорее всего означает проливные дожди местами (то есть на 10% города прольются все 10 миллиметров, а над остальными 90% будет светить солнышко). А 4-10 мм – это уже внушительное количество, размазанное по огромной площади, и скорее всего дождь будет капать долго и везде.
Q: Какой дождь, у нас зима, мороз –30! Снег как в миллиметрах измерять?
A: Просто умножить на 10. 1 миллиметр осадков будет равен 1-сантиметровому сугробу.
Q: Было бы здорово, если бы можно было прогнозы с 10 разных источников усреднить.
Ага, кто-то уже до этого
Атмосферные осадки — вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность.
Дождь
При определенных условиях облачные капли начинают сливаться в более крупные и тяжелые. Они уже не могут удерживаться в атмосфере и падают на землю в виде дождя.
Град
Бывает, что летом воздух быстро поднимается вверх, подхватывает дождевые тучи и несет их на высоту, где температура ниже 0°. Дождевые капли замерзают и выпадают в виде града (рис. 1).
Рис. 1. Происхождение града
Снег
В зимнее время в умеренных и высоких широтах осадки выпадают в виде снега. Облака в это время состоят не из капелек воды, а из мельчайших кристалликов — иголочек, которые, соединяясь вместе, образуют снежинки.
Роса и иней
Осадки, выпадающие на земную поверхность не только из облаков, но и непосредственно из воздуха, — это роса и иней.
Количество выпавших осадков измеряется осадкомером или дождемером (рис. 2).
Рис. 2. Строение дождемера: 1 — наружный корпус; 2 — воронка; 3 — емкость для сбора волы; 4 — мерный резервуар
Классификация и виды осадков
Осадки различают по характеру выпадения, по происхождению, по физическому состоянию, сезонам выпадения и т. д. (рис. 3).
По характеру выпадения осадки бывают ливневыми, обложными и моросящими. Ливневые осадки - интенсивные, непродолжительные, захватывают небольшую площадь. Обложные осадки - средней интенсивности, равномерные, длительные (могут продолжаться сутками, захватывая большие территории). Моросящие осадки - мелкокапельные осадки, выпадающие на незначительной территории.
По происхождению различают осадки:
- конвективные - характерны для жаркого пояса, где интенсивны нагрев и испарение, но нередко бывают и в умеренном поясе;
- фронтальные - образуются при встрече двух воздушных масс с разной температурой и выпадают из более теплого воздуха. Характерны для умеренных и холодных поясов;
- орографические - выпадают на наветренных склонах гор. Они очень обильны, если воздух идет со стороны теплого моря и обладает большой абсолютной и относительной влажностью.
Рис. 3. Виды осадков
Сравнив на климатической карте годовое количество атмосферных осадков на Амазонской низменности и в пустыне Сахара, можно убедиться в неравномерном их распределении (рис. 4). Чем это объясняется?
Осадки приносят влажные воздушные массы, формирующиеся над океаном. Это хорошо видно на примере территорий с муссонным климатом. Летний муссон приносит с океана много влаги. И над сушей идут продолжительные дожди, как на Тихоокеанском побережье Евразии.
Постоянные ветры также играют большую роль в распределении осадков. Так, пассаты, дующие с континента, приносят сухой воздух на север Африки, где расположена самая обширная пустыня мира — Сахара. Западные ветры приносят в Европу дожди с Атлантического океана.
Рис. 4. Среднегодовое распределение осадков на суше Земли
Как вы уже знаете, морские течения влияют на осадки в прибрежных частях материков: теплые течения способствуют их появлению (Мозамбикское течение у восточных берегов Африки, Гольфстрим у берегов Европы), холодные, наоборот, препятствуют выпадению осадков (Перуанское течение у западных берегов Южной Америки).
Рельеф также влияет на распределение осадков, например, Гималайские горы не пропускают на север влажные ветры, дующие с Индийского океана. Поэтому на их южных склонах иногда выпадает за год до 20 000 мм осадков. Влажные воздушные массы, поднимаясь по склонам гор (восходящие токи воздуха), охлаждаются, насыщаются, и из них выпадают осадки. Территория же севернее Гималайских гор напоминает пустыню: там выпадает всего 200 мм осадков в год.
Существует зависимость между поясами и количеством осадков. У экватора — в поясе низкого давления — постоянно нагретый воздух; поднимаясь вверх, он охлаждается и насыщается. Поэтому в области экватора образуется много облаков и идут обильные дожди. Много осадков выпадает и в других областях земного шара, где господствует низ- кос давление. При этом большое значение имеет температура воздуха: чем она ниже, тем меньше выпадает осадков.
В поясах высокого давления преобладают нисходящие воздушные токи. Воздух, опускаясь, нагревается и утрачивает свойства состояния насыщения. Поэтому на широтах 25-30° осадки выпадают редко и в малом количестве. В областях высокого давления у полюсов также выпадает мало осадков.
Абсолютный максимум осадков зарегистрирован на о. Гавайи (Тихий океан) — 11 684 мм/год и в Черапунджи (Индия) — 11 600 мм/год. Абсолютный минимум - в пустыне Атакама и в Ливийской пустыне — менее 50 мм/год; иногда осадки годами вообще не выпадают.
Характеристикой увлажнения территории служит коэффициент увлажнения — отношением годового количества осадков и испаряемости за тот же период. Коэффициент увлажнения обозначают буквой К, годовое количество осадков — буквой О, а испаряемость — И; тогда К = О: И.
Чем меньше коэффициент увлажнения, тем суше климат. Если годовое количество осадков примерно равно испаряемости, то коэффициент увлажнения близок к единице. В этом случае увлажнение считается достаточным. Если показатель увлажнения больше единицы, то увлажнение избыточное, меньше единицы - недостаточное. При коэффициенте увлажнения менее 0,3 увлажнение считается скудным . К зонам с достаточным увлажнением относятся лесостепи и степи, к зонам с недостаточным увлажнением — пустыни.
Атмосферные осадки и их образование
Осадки выпадают не с каждой облака. Обязательным условием образования осадков является одновременное наличие в воздухе воды в твердом, жидком и газообразном состояниях, бывает в смешанных облаках. Это происходит только тогда, когда облако поднимается вверх и охлаждается. Поэтому по происхождению различают конвективные, фронтальные и орографические осадки.
Конвективные осадки характерны для жаркого пояса, где в течение года происходит интенсивный нагрев, испарение воды, преобладает восходящее движение теплого и влажного воздуха. Летом нередко такие процессы происходят и в умеренном поясе.
Фронтальные осадки образуются при встрече двух воздушных масс с разными температурами и другими физическими свойствами. Типичные фронтальные осадки наблюдаются в умеренном и холодном поясах.
Орографические осадки выпадают на наветренных склонах гор, особенно высоких, поскольку они также заставляют воздух пи дийматися вверх. Потеряв влагу и опускаясь, минуя горная цепь, оно снова опускается и прогревается, а относительная влажность снижается, удаляясь от состояния насыщения.
По характеру выпадения различают: ливневые осадки (интенсивные, непродолжительные, выпадающие на небольшой площади) обложные осадки (средней интенсивности, равномерные, длительные - могут продолжаться целые сутки, часто выпадают на большой площади); осадки, моросящие (характеризуются будто взвешенными в воздухе мелкими капельками).
Измерение количества осадков
Количество осадков измеряется толщиной слоя воды в миллиметрах, который мог бы образоваться в результате их выпадение на горизонтальную поверхность при отсутствии испарения и просачивания в почву. Для измерения количества осадков используют дождемер (металлический цилиндр высотой 40 см и площадью поперечного сечения 500 см2 с вставленной диафрагмой "для предотвращения испарения). Осадкомер отличается от дождемер специальной защитой. Твердые осадки (снег, град, крупа) предварительно растапливают. Количество воды, попавшей в дождемер, измеряют с помощью стеклянной цилиндрического сосуда, площадь дна которой в 10 раз меньше площади дна дождемер. Итак, когда слой воды, слитой с дождемер, на дне сосуда равна 20 мм, то это означает, что на поверхность Земли выпал слой воды высотой 2 мм.
Все измерения количества осадков заключают за каждый месяц и выводят месячную, а затем годовое количество осадков. Чем продолжительнее является наблюдение, тем точнее можно рассчитать среднемесячную и, соответственно, среднегодовую нормы осадков для этого места наблюдений. Линии на карте, соединяющие точки с одинаковым количеством осадков в миллиметрах за определенный период времени (например, год), называются изогиета.
Распределение осадков на поверхности земного шара
Географическое распространение осадков по земной поверхности зависит от совокупного действия многих факторов: температуры, испарения, влажности воздуха, облачности, атмосферного давления, господствующих ветров, распределения суши и моря, океанических течений. Важнейшим среди них является температура воздуха, от которой зависит интенсивность испарения и величина испаряемости воздуха (количество влаги в миллиметрах слоя воды, которое может испариться в определенном месте за год).
В "холодных широтах испарения незначительное, имела испаряемость, так как холодный воздух может содержать малое содержание водяного пара. И хотя относительная влажность воздуха может быть достаточно высокой, но при конденсации малого количества пары выпадает мизерное количество осадков. В жарком поясе наблюдается противоположное явление: большое испарение и большая испаряемость, а, следовательно, и абсолютная влажность воздуха вызывают выпадение значительного количества осадков. Следовательно, атмосферные осадки распределяются зонально.
В экваториальном поясе выпадает наибольшее количество осадков - 1000-2000 мм и более, поскольку там круглый год наблюдаются высокие температуры, большое испарение и преобладают восходящие потоки воздуха.
В тропических широтах количество осадков уменьшается до 300-500 мм, а во внутренних пустынных областях материков - их меньше 100 мм. Причиной этого является господство здесь высокого давления и нисходящих потоков воздуха, при этом нагреваются и удаляются от состояния насыщения. Здесь только на восточных побережьях материков, которые ома
щихся теплыми течениями, выпадают обильные осадки, особенно летом.
В умеренных широтах количество осадков вновь увеличивается до 500-1000 м. Больше всего их выпадает на западных побережьях материков, поскольку там в течение года преобладают западные ветры со стороны океанов. Большем количестве осадков здесь также способствуют теплые течения и горный рельеф.
В полярных районах количество осадков составляет всего 100-200 мм, что обусловлено малым содержанием влаги в воздухе, несмотря на большую облачность.
Однако количество выпадающих осадков, еще не определяет условий увлажнения. Характер увлажнения выражают коэффициентом увлажнения - отношением количества осадков к испаряемости за тот же период. То есть К = О / В, где К - коэффициент увлажнения, О - количество осадков, В - величина испаряемости. Если К = 1, то увлажнение достотне, К> 1 - избыточное, К <1 - недостаточное, а К <0,3 - бедное. Коэффициент увлажнения определяет тип природно-растительных зон: при избыточном и достаточном увлажнении и достаточный, количества тепла произрастают леса; недостаточное, близкий к единице, увлажнение характерно для лесостепи, саванн; несколько больше 0,3 - луговых и сухих степей; бедное - для полупустынь и пустынь.
Дождь и его характеристики
Дождь – это такие атмосферные осадки, которые выпадают из облаков в виде капель воды. При этом диаметр одной капли может варьироваться в пределах от 0,5 до 7 мм. Дождь с каплями малого диаметра называется моросью, а большие капли, как правило, выпадают при ливнях. Важными характеристиками данных атмосферных осадков являются интенсивность, продолжительность и повторяемость.
Интенсивность дождя представляет собой слой или объем дождевых осадков, которые выпадают за определенную единицу времени. Данный показатель может иметь значение в пределах от 0,25 мм/ч до 100 мм/ч.
Стоит отметить, что интенсивность дождя – важный показатель атмосферных осадков. Регистрация и расчет показателя необходим для проектирования множества различных систем и сооружений. От среднемесячного уровня дождей зависит проектирование канализационных систем, многих инженерных сооружений, дренаж сельхозугодий. Даже устройство крыши, угол ее ската во многом определяется атмосферными осадками.
Виды дождя
Дождь по его характеру можно подразделить на следующие основные виды:
1. Моросящий дождь
При таких атмосферных осадках количество выпавшего дождя минимально, капли имеют наименьший диаметр. А интенсивность дождя не превышает 0,01 мм/мин. Морось не приносит каких-либо особых воздействий на природу, сельское хозяйство. Больше она вызывает определенное настроение у человека, вызывая желание сидеть дома под теплым одеялом.
2. Обложной дождь
В такой ситуации темные облака с дождем закрывают небо, причем распространиться они могут на многие километры. Осадки выпадают несколько часов, дней, а то и недель. Интенсивность таких дождей не велика, превышает морось примерно в 4-6 раз, однако затяжной характер позволяет насытить воздух влагой, увеличивая общую влажность. Продолжительный характер обложного дождя приносит негативное воздействие на сельское хозяйство. Из-за перенасыщения влагой растения начинают загнивать, урожай может быть загублен.
3. Ливень
Это сильный дождь, который начинается внезапно. Довольно часто его сопровождают шквалистый ветер и грозы. Диаметр капель при таких атмосферных осадках имеет максимальное значение, а интенсивность превышает 1 мм/мин. , продолжающихся в течение нескольких часов, может быть нанесен серьезный урон всей местности, а не только сельскохозяйственным угодьям.
Ливень может стать причиной таких явлений, как наводнение, оползни, эрозия почвы. При этом стоит учесть, что именно интенсивность дождя, а не его продолжительность имеет более важное значение. Большое количество дождя, упавшее за небольшой промежуток времени, наносит большее последствие, чем затяжные, но менее интенсивные осадки.
Определение интенсивности дождя
Для определения интенсивности дождя существуют различные методы ее расчета. Одним из наиболее известных способов является использование записей плювиографов, который был разработан в стенах Академии коммунального хозяйства К.Д. Памфилова. Плювиограф представляет собой самопишущий прибор, который состоит из трех основных узлов: механизма для измерения дождя, система для сбора осадков и регистратор сумм осадков во времени.
Также для измерения непосредственно самой интенсивности дождя используются приборы интенсиметры.
Самые интенсивные дожди
Наибольшая наблюдается в летний сезон, вблизи океанов и наветренных сторон горных хребтов. Наиболее часто сильные ливни проливаются в странах тропических и экваториальных поясов. Рекордные интенсивности присущи конвективным (или грозовым) ливням, проливающимся на тропической части Центральной Америки.
Такие осадки отличаются непродолжительностью, каплями большого диаметра, небольшой зоной охвата, резко начинаются и заканчиваются. Более обширный захват территории присущ фронтальным ливням. Длятся они от нескольких часов до нескольких дней, но они менее интенсивны.
Самый сильный ливень был зафиксирован в ноябре 1970 года, когда на станции Баро в Гваделупе обрушились потоки воды с интенсивностью 38 мм/мин. До этого рекорд принадлежал ливню, который прошел в Юнионвиль в США в июле 1956 года. Тогда интенсивность дождя составила 31 мм/мин. Больше таких сильных атмосферных осадков не наблюдалось, и на сегодня эти два рекорда так и остаются единственными и исключительными.
Для этого можно сравнить с другими показателями параметра. Так, самый сильный дождь в Европе наблюдался в 1920 году в Германии, когда его значение составило 15,5 мм/мин. На территории Российской Федерации таких ливней не наблюдается. Чаще всего интенсивность дождя не превышает 5 мм/мин.
Дожди сильной интенсивности, как правило, непродолжительны. Однако даже нескольких минут иногда бывает достаточно, чтобы нанести существенный урон для жителей населенных пунктов. Если же ливень продолжается в течение нескольких часов, то последствия уже становятся более серьезными.
Количество выпавших осадков – одна из важнейших характеристик погоды, наряду с температурой воздуха, и, конечно, зная её для определённой местности, можно прогнозировать погоду на будущее, можно даже отслеживать изменения климата, если таковые имеют место быть. Но как измерить осадки?
Со снегом всё более или менее просто: берём линейку, погружаем её в снег до земли – и получаем количество выпавших осадков в миллиметрах. А вот с дождём такой номер не проходит! Ведь вода сразу же впитывается в почву, а та, что не впиталась (скажем, попала на асфальт), сравнительно быстро испаряется, так что точных результатов мы таким образом не получим, даже если дело дошло до наводнения… как же измерить количество дождя?
Для этого существуют специальные приборы.
Один из них – дождемер. По сути дела, это нечто вроде ведра, только очень большое – площадью 5 квадратных метров. Дождевая вода поступает в такой сосуд через конусообразную воронку – чтобы ветер не искажал результаты измерения, надувая в сосуд дополнительную воду, или наоборот – выдувая её оттуда. Такая конструкция устанавливается на метеоплощадке на высоте 2 метра. Раз в день собранную дождевую воду из дождемера сливают в градуированный сосуд и измеряют в миллиметрах. Каждый миллиметр – это литр осадков на квадратный метр.
Дождемеры ещё бывают почвенные, которые закапываются в грунт вровень с ним, а также полевые – это градуированные стеклянные сосуды, которые ставят на сельскохозяйственных полях.
Но не всегда и не везде можно проверить результаты раз в сутки! В тайге, в тундре, в горах и прочих труднодоступных местах приходится проверять результаты раз в неделю, а то и в десять дней – за это время вода может испариться – и результат окажется искажённым. Для работы в таких экстремальных условиях существуют суммарные осадкомеры. По конструкции он мало отличается от обычного дождемера, но когда его устанавливают, в него заливают вазелиновое масло. В результате, когда в сосуд набирается вода, вазелиновое масло всплывает, покрывая её поверхность тонким слоем, который не даёт воде испаряться, сохраняя её для измерения.
Впрочем, определить количество осадков можно и не приближаясь непосредственно к прибору, если это радиоосадкомер. Его ёмкость для сбора осадков установлена таким образом, что заполняясь, она переворачивается, вода из неё сливается, и это приводит в действие механизм, включающий радиопередатчик. Его радиосигнал регистрируют на ближайшей метеостанции, или же он поступает на метеорологический спутник.
Ещё один прибор, используемый метеорологами для измерения количества дождя – это плювиограф. Дождевая вода набирается в сосуд площадью 5 квадратных метров. Дно у сосуда конусообразное, и в неё имеются отверстия, в которые вода сливается и через трубу попадает в камеру. В камере находится полый поплавок, соединённый с металлическим стержнем. В верхней части стержня укреплена стрелка, на которую насажено перо, а рядом с камерой расположен барабан с бумажной лентой. Вода, накапливающаяся в камере, поднимает поплавок, он приводит в движении стержень со стрелкой, и перо чертит на ленте кривую, по которой и определяют уровень осадков.