Элементы погоды
К элементам погоды относится температура, давление, ветер, влажность воздуха, дальность видимости, осадки, облачность, которые зональны по своим проявлениям и взаимосвязаны.
Температура воздуха напрямую зависит от количества солнечного тепла, поступающего на Землю, что определяется, в первую очередь, географической широтой местности: чем ближе к экватору, тем выше температура воздуха.
Ветер — направленное в горизонтальном направление перемещение воздушных масс. Причина образования ветра — различия в атмосферном давлении между соседними участками земной поверхности. Ветер характеризуется скоростью (измеряется в метрах в секунду), силой (определяется изменением давления на единицу расстояния и измеряется в баллах по шкале Бофорта), направлением (определяется стороной горизонта, откуда дует). Общая циркуляция ветров, обусловленная разностью атмосферного давления, включает: муссоны, зональные переносы, циклоны, антициклоны. Местная циркуляция атмосферы выражается в бризах.
Ветры принято разделять на две группы: местные ветры, входящую в общую циркуляцию атмосферы и ветры переменного давления. К местным ветрам относят бризы, горно-долинные, фены, бора, сирокко, самум и т.д. В экваториальном поясе преобладает низкое давление, в субтропическом — повышенное, поэтому ветры дуют к экватору. Под воздействием силы Кориолиса они отклоняются в северном полушарии вправо и имеют северо-восточное направление, в южном — влево и становятся юго-восточными. Ветры, дующие в направлении экватора, названы пассатами. В умеренных широтах обоих полушарий господствуют западные переносы (западные ветры).
Днем суша нагревается быстрее моря, воздух над ней теплее, чем над водой. Над землей образуется область пониженного давления, над водой — повышенного, и ветер дует с моря на сушу. Это дневной бриз.
Ночью суша остывает быстрее моря, над которым формируется область пониженного давления, и ветер дует в обратную сторону — ночной бриз.
Аналогичен механизм образования муссонов — сезонных ветров, меняющих свое направление дважды в год: летом они дуют на сушу, зимой — на море.
Особые системы ветров: циклоны и антициклоны — осуществляют межширотный обмен воздуха. Циклон — атмосферный вихрь с пониженным давлением в центре. Антициклон — атмосферный вихрь с повышенным давлением в центре.
Воздух тропосферы всегда содержит некоторое количество влаги в виде водяного пара. Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара он может вместить. Количество водяного пара, содержащееся в 1 м3, называется его абсолютной влажностью. Отношение абсолютной влажности к предельно возможному при данной температуре количеству влаги в воздухе называется относительной влажностью. Если теплый воздух охлаждается, то он не может удержать в себе весь водяной пар. Его избыток превращается в капли воды, которые могут оседать на охлажденные предметы или находиться в воздухе. Так образуются туман и облака, представляющие собой скопление в воздухе мельчайших капелек воды. Туман скапливается у земли, а облака — на высоте.
Выделяют три вида облаков, отличающихся: по форме, высоте образования и состоянию воды: кучевые, слоистые, перистые.
Атмосферные осадки — вся влага, выпавшая из атмосферы на земную поверхность (дождь, град, снег, роса, иней). Главным условием образования атмосферных осадков является охлаждение теплого воздуха, приводящее к конденсации содержащегося в нем водяного пара. Атмосферные осадки распределены зонально: в экваториальных и умеренных широтах (областях пониженного давления) их выпадает больше, в тропиках и полярных областях — меньше. Кроме увлажнения, существует процесс испарения. Испаряемость — количество влаги (в мм), которое могло бы испариться с данной территории при данных температурных условиях. Отношение годового количества осадков к испаряемости называется коэффициентом увлажнения (К). Увлажнение бывает избыточным, если К > 1; достаточным, если К ~ 1; недостаточным, если К < 1.
Воздушные массы — большие объемы воздуха тропосферы, обладающие однородными свойствами. В зависимости от места формирования выделяют четыре типа воздушных масс: экваториальный, тропический, умеренный, арктический и антарктический воздух.
| Баллы Бофорта | Скорость ветра, м/с | Характеристика ветра | Видимое действие ветра |
| 0 | 0-0,2 | Штиль | Дым поднимается вертикально, листья на деревьях неподвижны |
| 1 | 0,3-1,5 | Тихий ветер | Легкое движение воздуха, дым слегка отклоняется |
| 2 | 1,6-3,3 | Легкий ветер | Движение воздуха чувствуется лицом, листья шелестят |
| 3 | 3,4-5,4 | Слабый ветер | Колышутся листья и тонкие ветки на деревьях |
| 4 | 5,5-7,9 | Умеренный ветер | Вершины деревьев гнутся, шевелятся небольшие сучья, поднимается пыль |
| 5 | 8-10,7 | Свежий ветер | Колеблются сучья и тонкие стволы деревьев |
| 6 | 10,8-13,8 | Сильный ветер | Качаются толстые сучья, гудят телефонные провода |
| 1 | 13,9-17,1 | Крепкий ветер | Раскачиваются стволы деревьев, гнутся большие сучья, идти против ветра становится тяжело |
| 8 | 17,2-20,7 | Очень крепкий ветер | Раскачиваются большие деревья, ломаются небольшие сучья, очень тяжело ходить |
| 9 | 20,8-24,4 | Шторм | |
| 10 | 24,5-28,4 | Сильный шторм | Деревья ломаются или вырываются с корнем, большие повреждения зданий |
| 11 | 28,5-32,6 | Жестокий шторм | Большие разрушения |
| 12 | 32,7-36,9 | Ураган | Опустошительные разрушения |
51.
Прогноз ветров, метелей, бурь. В
прогнозе ветра в приземном слое
указываются: 1) направление ветра и 2)
скорость или сила ветра.Направление
ветра в
общих прогнозах и для морского флота
обычно предсказывается с точностью до
четверти горизонта. («Ветер северо-западный»
(NW)).Если
на протяжении полусуток ожидается
переход ветра к следующей четверти
горизонта, то в прогнозе отмечается
последовательное чередование
направлений, например: «Ветер юго-восточный
и южный» или «Ветер юго-западный, с
переходом к концу дня на северо-западный».При
малых барических градиентах направление
ветра может не соответствовать
направлению изобар. На соседних станциях
слабые ветры под влиянием местных
условий могут иметь даже противоположные
направления. В таких случаях (при
скорости ветра до 3 м/с) разрешается в
прогнозе указывать: «Ветер неустойчивый
по направлению, слабый».
Для
авиации направление ветра на высотах
предсказывается в градусах (восточный
— 90°, южный — 180°, западный — 270°, северный
— 360° и т.
К первому приближению вносятся 
.
Свободная
атмосфера. Для прогноза ветра выше
пограничного слоя используются
прогностические карты изобарических
поверхностей 850, 700, 500, 400, 300 и 200 мбар,
предвычисля-емые с помощью электронных
вычислительных машин на сроки 12, 18, 24 и
30 часов. Каждая из таких карт может быть
использована в пределах интервала
времени ±3 часа от указанного срока.
Для небольших сроков прогноза (до 12
часов) предпочтительнее пользоваться
фактическими сведениями о ветре на
высотах в исходный срок. Если используются предсказанные
карты AT,
прогноз ветра на высотах осуществляется
по следующей схеме.Выбирается
предсказанная карта AT,
ближайшая к интересующему уровню
(карты поверхностей 850, 700.500, 400, 300 и 200
мбар примерно соответствуют высотам
1,5, 3, 5, 7, 9 и 12 км) и сроку прогноза.С
помощью градиентной линейки по карте
определяется ожидаемая скорость
геострофического ветра в интересующем
районе; за направление ветра в первом
приближении принимается касательная
к изогипсе.
При значительной кривизне
изогппс необходимо нспользовать
линейку, учитывающую кривизну изогипс,
или умножить скорость геострофического
ветра на коэффициент перехода к, зависящий
от радиуса и знака кривизны изогипс Ver = kVe .
При прогнозе ветра по авиатрассе
большого протяжения расчет производится
для отдельных участков с учетом, времени,
когда самолет будет находиться на
данном участке. Для учета стратификации
воздушной массы и суточного хода
температуры при прогнозе ветра графики
следует составить для различных значений у. При
этом желательно раздельно рассматривать
различные синоптические
процессы
(сектора циклонов и антициклонов,
фронты различных типов н т. д.). Следует
также рассматривать особенности
изменений ветра с высотой хотя бы путем
сопоставления ветра (или барического
поля) на приземной карте н на карте
АТ850. Учет
местных особенностей подстилающей
поверхности и атмосферной циркуляции косвенно
уже производится при построении
графиков, Кроме того, они не могут учесть
все местные влияния на ветер.
при
перемещениях, например, циклона с суши
на море или наоборот даже при сохранении
его глубины ветер в соответствующем
секторе изменится, что необходимо
принимать во внимание при прогнозе.Имеются
особенности поля ветра над внутренними
водоемами (озера, водохранилища и т.
п.) и вблизи них. В большей степени это
относится к горным районам. При
определенных условиях развиваются
бризы, горные и долинные ветры, фены,
бора и другие местные ветры .Поэтому
наряду с методами общего (фонового)
прогноза ветра разрабатываются частные
методики его прогноза для определенных
водоемов, морских портов, аэродромов
и т. п.Поскольку потребителя чаще всего
интересует прогноз сильных ветров, то
в первую очередь должны изучаться
условия возникновения именно таких
ветров и рассматриваться способы их
прогноза.Прогноз метели. Различают: 1) общую
метель, когда
снегопад сопровождается переносом
снега, поднятого с поверхности снежного
покрова; 2) низовую
метель —
перенос снега, поднятого с поверхности
снежного покрова до высоты несколько
метров, при отсутствии снегопада; 3) поземок —
перенос снега непосредственно вдоль
поверхности снежного покрова (высота
поднятия менее 1 м).
Возникновение метели
связано не только со скоростью ветра
и его структурой (турбулентностью), но
и с состоянием снежного покрова. В одних
случаях, когда выпавший снег сухой и
сыпучий, уже при ветре около 5 м/с может
возникнуть поземок и даже низовая
метель. В других случаях, например, при
оттепели, снег не может быть поднят
даже сильным ветром. Для поземка и
низовой метели особенно благоприятными
являются условия, когда сухой снег
выпал на ледяную корку (наст). При
усилении ветра поземок может перейти
в низовую метель, а низовая метель, как
только начинается снегопад, переходит
в общую метель. Метели вызывают
снежные заносы на железных и автомобильных
дорогах, которые могут привести к
нарушению регулярного жд и авто
сообщения; затрудняют работу авиации,
образуя сугробы на взлетно-посадочных
полосах и ухудшая видимость; наносят
вред с/х, сдувая снег с полей, засеянных
озимыми культурами. Прогноз метелей основывается
на прогнозе ветра с учетом состояния
снежного покрова.
Поскольку условия,
благоприятные для метелей, создаются
при определенных синоптических
процессах, то обычно в подразделениях
службы погоды проводится предварительная
работа по выявлению таких типовых
процессов в целях использования
при прогнозе. при прогнозе метели
необходимо:сопоставить ожидаемое
синоптическое положение на карте
погоды с типовыми синоптическими
процессами метелей в данном районе;дать
прогноз скорости ветра. Слабые поземки
и низовые метели могут наблюдаться уже
при скорости ветра около 5 м/с, но
существенные снежные заносы обычно
наблюдаются при скорости 10 м/с и более.
Общая метель может возникнуть уже при
ветре 7 м/с;определить температуру
воздуха (она должна быть ниже 0° С) и
состояние снежного покрова;обратить
внимание на местные условия (рельеф,
местные ветры н т. п.). Прогноз бурь. Пыльной (песчаной) бурей называется
перенос сильным ветром большого
количества пыли (песка, частиц сухой
почвы), вызывающий часто значительное
ухудшение видимости.
Горизонтальная
протяженность пыльной бури — от сотен
метров до тысячи километров и более, а
вертикальная протяженность — от
нескольких метров (песчаный
поземок) до
нескольких километров. Высота поднятия
пыли (песка) зависит от силы ветра и
степени развития турбулентных завихрений,
т. е. от устойчивости воздушной массы
в приземном слое и на высотах. Видимость
при пыльной буре колеблется в широких
пределах в зависимости от интенсивности
явления (от 10 —20 м до 4—-10 км). В зависимости
от продолжительности различают кратковременные пыльные
бури (до получаса) и длительные (несколько часов и даже суток).пыльные
бури наблюдаются преимущественно
в теплую половину года, перенос верхнего
слоя почвы называется черной
бурей. Кроме пыльных бурь, наблюдаются пыльные
вихри, которые
имеют диаметр всего несколько метров
и достигают особенно большой интенсивности
в пустынях.Различают: 1) внутримассовые
пыльные бури в
зоне сильных ветров (штормовая зона),
часто на южной и юго-западной периферии
антициклонов и между антициклоном
и углубляющимся циклоном и 2) фронтальные
пыльные бури, преимущественно
в зоне усиления ветра перед холодными
фронтами.
Прогноз
пыльной бури дается
аналогично прогнозу метели:
сопоставляется
ожидаемое синоптическое положение на
карте погоды с типовыми процессами;
составляется
прогноз скорости ветра, при этом
учитывается, что при дневном перегреве
приземного слоя воздуха скорость ветра
может местами превышать скорость
градиентного ветра в 2—3 раза . учитывается
состояние почвы и стратификация
воздушной массы; учитываются
рельеф и другие местные условия.Перемещение
фронтальных пыльных бурь предсказывается
одновременно с прогнозом перемещения
соответствующего фронта, а перемещение
внутримассовых пыльных бурь — в
соответствии с прогнозом перемещения
штормовой зоны.Ослабление или усиление
пыльной бури предсказывается с учетом
как общих изменений барического поля
и поля ветра, так и суточного хода
ветра.NASA WorldWind
5 апреля 2023 г.
Уважаемое сообщество WorldWind,
Службы геопространственных данных, которые по умолчанию передают данные клиентам WorldWind, находятся на обслуживании.
Перебои между 2 …
Читать далее
12 декабря 2022 г.
Уважаемое сообщество WorldWind,
Мы добавили на веб-сайт новый раздел «Витрина», в котором представлен тщательно отобранный список сторонних проектов геопространственного программного обеспечения, которые…
Читать далее
10 марта 2022 г.
Уважаемое сообщество WorldWind,
Объявленная в январе работа над сервером WorldWind завершена. Мы рады сообщить, что, помимо выхода на пенсию старых…
Подробнее
Что такое WorldWind?
WorldWind — 3D-движок планетарного глобуса. WorldWind позволяет разработчикам приложений быстро и легко создавать интерактивные визуализации географической информации в трехмерном планетарном контексте. Организации по всему миру используют WorldWind для мониторинга погодных условий, визуализации городов и местности, отслеживания движения транспортных средств, анализа геопространственные данные и рассказать человечеству о Земле.
Особенности и преимущества
Открытый исходный код
Поскольку WorldWind имеет полностью открытый исходный код, расширить API легко и просто.
Этот
создает мощную платформу для предоставления любому приложению средств для выражения, управления и анализа
пространственные данные. Технологию WorldWind можно внедрить в широкий спектр приложений, в том числе
Windows, Mac, Linux, Интернет и мобильные устройства.
Стройте, что хотите
WorldWind отличается от трехмерного глобуса, такого как Google Earth, тем, что это не приложение. Вместо, это SDK (комплект для разработки программного обеспечения), который инженеры-программисты могут использовать для создания собственных Приложения. WorldWind предоставляет механизм географического рендеринга для поддержки широкого спектра проектов, от систем спутникового слежения до авиасимуляторов.
НАСА делает тяжелую работу
Благодаря тому, что WorldWind выполняет тяжелую работу по визуализации географических данных (генерация рельефа из
модели рельефа, выбор и отображение изображений с серверов изображений и т. д.), инженеры-программисты
свободно сосредоточиться на решении проблем, характерных для их собственных доменов, и более легко создавать
любые геопространственные приложения, которые они выбирают.
Начало работы
Web WorldWind
Создайте веб-приложение или просто вставьте глобус на свою страницу. Для получения дополнительной информации см. проект домашняя страница. Чтобы разобраться в коде, ознакомьтесь с Репозиторий Web WorldWind на GitHub.
WorldWind Android
Разработайте приложение WorldWind мирового класса для своего телефона или планшета Android. Инструкции, учебные пособия и примеры доступны на домашней странице проекта. Репозиторий WorldWind Android на GitHub содержит библиотеку и код.
WorldWind Java
Создание кроссплатформенного геопространственного настольного приложения на Java. Для множества примеров и документации перейдите на домашнюю страницу проекта. Или клонировать Репозиторий WorldWind Java на GitHub и приступайте к кодированию.
Исходный код WorldWind, отслеживание проблем и выпуски доступны на GitHub и управляются НАСА. Команда разработчиков WorldWind.
github.com/NASAWorldWind
Земля: анимированная карта глобального ветра и погоды
Эта анимация показывает в реальном времени скорость и направление ветра на выбранных высотах над поверхностью Земли, поверхностные течения океана, а также температуру поверхности океана и аномалии.
Щелкните для просмотра
Коллекция CLEAN отбирается вручную и тщательно проверяется на предмет научной точности и эффективности в классе. Прочтите ниже, что наша команда по анализу сказала об этом ресурсе, или узнайте больше о том, как CLEAN проверяет учебные материалы.
Анимация потребует поддержки учителя для экстраполяции информации, осмысления визуализации и помещения концепций в более широкий контекст изменения климата. Учителя могут позволить учащимся сначала изучить анимацию, прежде чем обсуждать ее в группе. Учитель хотел бы указать учащимся на нижнюю левую ссылку и обеспечить поддержку акронимов и аббревиатур. Учитель должен оказывать поддержку учащимся при демонстрации анимации (например, помогать в поиске «дополнительной информации», понимании соотношения океана и ветра, расстояния от уровня моря и т.
д.)
Визуализацию следует сочетать или использовать после урока о погоде или океане и атмосферной циркуляции. Ссылки могут быть сделаны учащимися между различными типами отображаемых данных, но может потребоваться руководство относительно того, какие данные отображать и исследовать, чтобы обнаружить связи.
В зависимости от уровня учащегося и опыта преподавателя может оказаться полезным ключ для различных выбираемых параметров отображаемых данных.Анимированные данные в реальном времени из различных источников о воздухе и океанах, спроецированные на карту мира, визуально привлекательны. Источники данных предоставлены. Комментарий ученого-эксперта: Этот инструмент отлично подходит для демонстрации как в курсе метеорологии, так и в курсе океанографии.
Он показывает текущие ветры и океанские течения визуально ошеломляющим и привлекательным способом. Инструменты просты в использовании, для отображения соответствующих данных доступно несколько картографических проекций. Источники данных идентифицированы и надежны. Однако это не отличное самостоятельное произведение. Нет текста, чтобы дать контекст относительно отображаемых данных. Педагог должен будет обеспечить образовательный контекст для студентов.Очень визуально привлекательный. Могут потребоваться некоторые строительные леса и объяснение используемых терминов. Студенты могут наблюдать в режиме реального времени за глобальными воздушными и океанскими течениями в любой точке земного шара. Студенты могут увеличивать и уменьшать масштаб, чтобы сосредоточиться на более локализованных областях или крупномасштабных глобальных закономерностях.
