Классификация воздушных масс.

Воздушные массы классифицируют по термическому и географическому признакам. По термическому признаку выделяют теплые, холодные и нейтральные воздушные массы.

По географическому положению очагов формирования воздушные массы делятся на 4 типа: арктический или антарктический воздух (АВ); воздух умеренных широт (УВ); тропический (ТВ) и экваториальный (ЭВ).

Каждый из этих типов воздушных масс, кроме экваториального, делится на морской и континентальный воздух.

Различные по своим свойствам воздушные массы находятся в постоянном движении. Морские воздушные массы могут проникать в восточном направлении до нескольких тысяч км, к западу на 300-1000 км, дальше они трансформируются, превращаясь в континентальные воздушные массы.

Атмосферным фронтом называется зона раздела между двумя различными воздушными массами. Температурные градиенты в зоне фронта достигают 4-5 ⁰ . Ширина фронтальных зон у земной поверхности составляет не более 100 км, длина - несколько тысяч км. Вверх фронтальные слои прослеживаются вплоть до стратосферы, в этих слоях они называются высотными фронтальными зонами (ВФЗ).

Главной причиной образования фронтов являются условия атмосферной циркуляции, при которых происходит сближение двух резко различающихся по температуре и другим физическим свойствам воздушных масс, например сухих и холодных с влажными и теплыми.

С прохождением фронтов связаны наиболее резкие непериодические изменения погоды, выпадение большого количества осадков, сильные ветры и многие катастрофические явления погоды. При этом погода в районе фронта и после его прохождения зависит от типа этого фронта и характера встречи воздушных масс.

Теплые фронты образуются в том случае, когда масса теплого и обычно влажного воздуха натекает на клин относительно холодного воздуха и вытесняет его, захватывая новые пространства.

При формировании теплого фронта на значительной территории наблюдаются определенные условия погоды. В связи с восходящим движением теплого воздуха вдоль фронта развивается мощный облачный покров, из которого выпадают осадки. Приближению теплого фронта предшествует постепенное понижение атмосферного давления. Затем последовательно появляются перистые и перисто-слоистые облака, сменяющиеся высококучевыми и высокослоистыми. Постепенно облака закрывают все небо, температура несколько повышается, давление быстро падает, и перед самым фронтом появляются слоисто-кучевые и слоисто-дождевые облака, из которых выпадают осадки. Перистые облака появляются в западной части горизонта обычно за 3 суток до начала дождя. С теплыми фронтами связаны широкие зоны выпадения осадков, которые могут продолжаться 10-12 часов, а иногда и несколько суток.

Холодный фронт образуется тогда, когда северные ветры приносят холодный воздух в область ранее занятую теплым воздухом. При этом более холодный и потому более плотный воздух клином подтекает под теплый воздух, вытесняя его в сторону и кверху. На холодном фронте преобладают кучевообразные облака и выпадают ливневые осадки, часто с грозой и градом. Приближение холодного фронта отмечается понижением давления. После того, как он пройдет, давление растет, а температура падает. Скорость ветра перед ХФ увеличивается, а направление его после прохождения фронта сменяется с ЮЗ на СЗ. Через 12-24 часа после прохождения фронта небо проясняется.

Относительно земной поверхности фронты перемещаются со скоростями от 30-40 до 80-100 км/ч и за сутки могут переместиться на расстояние более 1000 км. Когда теплый или холодный фронт застаивается в каком-либо районе, то образуются так называемые стационарные фронты. Они могут оставаться неподвижными в течение нескольких суток. В дальнейшем они могут снова начать двигаться или контраст температур постепенно уменьшается и фронт размывается. Иногда происходит окклюдирование фронта. Фронты окклюзии являются следствием наложения одного фронта на другой ранее образовавшийся. При этом теплый воздух вытесняется вверх и отрывается от земной поверхности, а у земли фронт перемещается под влиянием холодных воздушных масс.

Прогнозы погоды

Хозяйственная деятельность человека в любой отрасли народного хозяйства зависит от погоды. Особенно это касается с/х производства, которое отличается от других сфер производства чрезвычайно сильной зависимостью от погодных условий, недаром его называют цехом под открытым небом. Правильный учет погодных условий позволяет получить максимальный экономический эффект и свести к минимуму ущерб от неблагоприятных явлений погоды.

Прогнозы подразделяются на краткосрочные (сутки - трое суток), долгосрочные (месяц) и сверхдолгосрочные - на сезон.

При краткосрочном прогнозировании используется в основном синоптический метод, базирующийся на составлении синоптических карт регионов и на их последующем анализе. Синоптические карты составляются по данным наблюдений метеорологических станций за определенный срок наблюдений, которые в зашифрованном виде передаются в центры службы погоды. Вся эта информация о температуре, атмосферном давлении, осадках, высоте облаков, скорости и направлении ветра цифрами и условными знаками наносится на синоптическую карту, которые составляются 4 раза в сутки. Затем эти карты подвергают обработке: проводят изобары, выявляют расположение барических систем и их центров, расположение атмосферных фронтов, выделяются зоны облачности и осадков. Обработанная синоптическая карта дает представление о фактической погоде на больших площадях земного шара. Кроме приземных карт составляются также и карты для разных высот в атмосфере (высотные карты).

Сопоставление вновь составленных синоптических карт с предыдущими картами и дает возможность проследить перемещение и эволюцию циклонов и антициклонов, атмосферных фронтов и с той или иной вероятностью наметить пути и скорости их перемещения на ближайшее время. С учетом этого и делается заключение об ожидаемой погоде в рассматриваемом районе. Краткосрочный прогноз погоды составляется также 4 раза в сутки на 18-36 часов.

Большое значение для анализа и прогноза погоды и повышения их качества имеет использование спутниковой информации и различных динамических или численных методов.

В настоящее время оправдываемость краткосрочных прогнозов достаточно велика и составляет 80-90%.

В отличие от краткосрочных прогнозов, проблема долгосрочных прогнозов погоды остается чрезвычайно сложной и нерешенной. Наибольшее распространение из множества испытанных методов получил прием подбора аналогов, предполагающий, что если предыдущие условия погоды в текущем году сходны с погодой года-аналога, то и последующее развитие погоды будет сходным, а, следовательно, и погода в будущем окажется примерно такой же как в году-аналоге. Однако метод этот не свободен от грубых ошибок и оправдываемость долгосрочных прогнозов в среднем составляет около 70%.

 

Опасные явления погоды

 

К числу опасных гидрометеорологических явлений относятся заморозки, засухи, суховеи, пыльные бури, град.

Заморозками называют понижения температуры воздуха до нуля градусов и ниже на фоне положительных среднесуточных температур весной и осенью. Заморозки могут наблюдаться как в воздухе, так и на почве.

По условиям образования заморозки разделяются на радиационные, адвективные и адвективно-радиационные.

Радиационные заморозки возникают вследствие охлаждения деятельной поверхности и прилегающих слоев воздуха из-за большого эффективного излучения. Они обычно образуются в тихую ясную погоду ночью, редко бывают сильными и с восходом Солнца быстро исчезают.

Адвективные заморозки образуются в результате вторжения холодных воздушных масс (обычно арктических воздушных масс). Адвективные заморозки могут обусловить резкое и сильное понижение температуры воздуха. Они могут начаться в любое время суток и длиться непрерывно несколько суток подряд. Часто эти заморозки наблюдаются при большой облачности и сильном ветре.

Адвективно-радиационные заморозки возникают при адвекции холодного воздуха, охлаждение которого усиливается большим эффективным излучением. Наиболее сильными эти заморозки бывают ночью при ясной погоде. При радиационных и адвективно-радиационных заморозках всегда образуются приземные инверсии температуры.

Засуха – это агрометеорологическое явление, вызывающее резкое несоответствие между потребностью растений во влаге и её поступлением из почвы, вследствие недостаточного количества осадков и повышенной испаряемости. В результате этого несоответствия снижаются урожаи сельскохозяйственных культур, а при длительных и интенсивных засухах растения могут погибнуть до формирования урожая.

Почвенная засуха характеризуется отсутствием физиологически доступной растениям влаги в почве.

Суховей – это сложное метеорологическое явление, характеризуемое низкой относительной влажностью воздуха (менее 30%) в сочетании с высокой (выше 25⁰) температурой воздуха и скоростью ветра не менее 5 м/с.

Под воздействием суховея нарушаются такие физиологические процессы, как фотосинтез, дыхание, углеводный и белковый обмен, что также приводит к снижению продуктивности растений.

Для борьбы с засухами и суховеями в практике сельскохозяйственного производства применяются разнообразные способы, которые направлены на снижение несоответствия между потребностью растений во влаге и фактической влагообеспеченностью. Эти способы включают все виды орошения, снегозадержание, полезащитное лесоразведение, известные приемы обработки почвы, мульчирование почвы, варьирование сроками посева и т.д.

Пыльной бурей называется перенос большого количества пыли или песка сильным ветром (более 10 м/с). Это типичное явление пустынь и степей. Комплекс факторов, увеличивающих вероятность возникновения пыльной бури, включает иссушенность верхнего горизонта почвы, отсутствие растительного покрова на полях и низкая относительная влажность воздуха. Поэтому наибольшая вероятность пыльных бурь отмечается весной и летом. Значительно реже пыльные бури наблюдаются и зимой.

Для защиты почвы от ветровой эрозии широко используется посадка древесно-кустарниковых форм в виде полос поперек господствующего направления ветра. Полезащитные лесные полосы уменьшают скорость ветра, способствуют накоплению снега в зимний период, чем в значительной мере улучшают влагообеспеченность посевов.

Значительный ущерб сельскому хозяйству могут нанести град и сильные ливни.

Град – это твердые осадки, выпадающие в теплое время года из мощных кучево-дождевых облаков, в виде частичек плотного льда различных, иногда крупных размеров. Град всегда наблюдается при грозе, обычно вместе с ливневым дождем и выпадает полосами. Интенсивный град может уничтожать посевы, сильно повреждать насаждения.

Для проведения противоградовых работ организуются противоградовые отряды, работа которых сокращает убытки от града на защищаемой территории на 50-70%.

Сильные ливни за сутки могут дать 80-100 мм осадков. На Европейской части страны интенсивные ливни часто вызывают полегание зерновых культур на 20-30% посевных площадей, а в отдельные годы – на 80%. При полегании ухудшается налив зерна, затрудняется уборка и увеличиваются потери урожая.

Сильные ливневые дожди не успевают проникнуть в почву и большая их часть стекает, смывая верхние плодородные слои почвы со склонов и вызывая водную эрозию.

Для борьбы с водной эрозией укрепляют овраги, проводят террасирование, сажают леса, проводят задержание талых вод. Обработку почвы и посев проводят поперек склона, на эрозионно опасных склонах размещают многолетние травы.

 

 

Вопросы для самоконтроля

1. Атмосферное давление и его изменение с высотой.

2. Понятие барической ступени.

3. Циклоны и антициклоны. Погода, которую определяют они зимой и летом.

4. Ветер и воздушные течения в атмосфере.

5. Понятие общей циркуляции атмосферы.

6. Воздушные массы и атмосферные фронты.

7. Понятие синоптической карты.

8. Прогнозы погоды.

9. Опасные явления погоды.

10. Виды заморозков по условиям образования.

Список литературы

Основная

Основная

1. Захаровская, Н. Н. Метеорология и клим

атология [Текст] / Н. Н. Захаровская, В. В. Ильинич. – М.: Колос, 2005. - 127 с. - ISBN5-9532-0136-2.

2. Хромов, С. П. Метеорология и климатология [Текст] / Хромов С. П., Петросянц М. А. – 6-е изд., перераб. и доп. - М.: МГУ, 2004. - 582 с. - ISBN 5-211-04847-4. - ISBN 5-9532-0267-9.

 

Дополнительная

1. Бондаренко, Ю. В. Методы полевых гидрологических и метеорологических исследований. [Текст]: учеб. пособие / Ю. В. Бондаренко. – 2-е изд. доп. и исп. – Саратов.: Издательский центр «Наука», 2011. – 202 с. - ISBN 978-5-9999-0885-8.

2. СНиП 23-01-99. Строительная климатология [Текст]. – М.: Госстрой РФ, 1999.

3. СП 11-103-97. Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства [Текст]. – М.: Госстрой РФ, 1997 г.

4. Желудкова, С. В. Метеорология и климатология. [Текст]: метод. указания к расчетно-графическим работам./ С. В. Желудкова, Д. С. Майорова. - ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»; Саратов, 2010. – 68 с.

5. Левицкая Н. Г. Основы агрометеорологии. [Текст]: учеб. пособие. / Н. Г. Левицкая, Ю. В. Бондаренко. – Саратов.: Саратовский источник, 2012. – 150 с. - ISBN978-5-91879-163-9.

6. Бондаренко, Ю. В. Метеорологические наблюдения (Организация, производство, анализ). [Текст]: учеб. пособие / Бондаренко Ю. В., Желудкова С. В., Левицкая Н. Г., Киселева Ю. Ю. – Саратов.: Издательский центр «Наука», 2012. – 61 с.

7. Бондаренко, Ю. В. Климатология, метеорология и гидрология. [Текст]: учеб. пособие / Бондаренко Ю. В., Афонин В. В., Желудкова С. В. - ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»; Саратов, 2010 – 183 с.

8. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

- электронная библиотека СГАУ - http://library.sgau.ru;

- научная электронная библиотека - http://еlibrary.sgau.ru/;

- электронные данные Росгидромета: http://meteorf.ru;

- электронные данные Государственного гидрологического института - http://www.hydrology.ru.

ЛЕКЦИЯ 4