Лекции по "Навигационной гидрометеорологии"

Обледенение пресноводное за счет тумана, переохлажденного дождя и мокрого снега начинается при температуре воздуха 0°С и ниже, при любом ветре, в том числе и при штиле, и при любом значении температуры морской воды.

При пресноводном обледенении, очевидно, лед располагается равномерно по всему судну или несколько в большем количестве на наветренных частях устройств судна. Интенсивность этого обледенения не зависит от архитектуры корпуса судна и высоты его борта.

Основной причиной обледенения являются морские брызги, которые образуются при ударах корпуса судна о волны. Интенсивность брызгового обледенения зависит от типа судна, параметров воды, попадающей на судно, скорости судна и курсового угла волны.

Классификация интенсивности обледенения:

1. 1.             Слабое обледенение: сила ветра до 5 баллов, температура воздуха до –5°С. Скорость нарастания льда не более 1,5т/ч.
2. 2.             Умеренное обледенение: сила ветра более 6 баллов, температура воздуха от –6 до –9°С. Скорость нарастания льда от 1,5 до 3т/ч.
3. 3.             Сильное обледенение: сила ветра более 6 баллов, температура воздуха –10 °С и ниже. Скорость нарастания льда от3 до 5т/ч.
4. 4.             Катастрофическое обледенение: сила ветра более 8 баллов, температура воздуха –15°С и ниже. Скорость нарастания льда более 5т/ч.

 

 

Синоптические условия обледенения. На дальневосточных морях 98% умеренных и сильных обледенений наблюдается при ветрах северных направлений (табл. 7). Более 50% всех обледенений – муссонного типа, т.е. при ветрах с берега. Муссонные обледенения самые продолжительные по времени действия.

Наиболее вероятным по синоптическим условиям местом возникновения обледенения максимальной интенсивности является тыл циклона.

Местные признаки приближения обледенения: заход ветра к северным направлениям, усиление ветра до 5 баллов и более, рост давление после падения при положительной барической тенденции, понижение температуры до –5 °С и ниже.

География обледенения. На дальневосточных морях обледенение отмечается в северной половине Японского моря, над всей акваторией Охотского и большей частью Берингова морей, в самой северной части Аляскинского залива и районах Тихого океана вдоль Курильской гряды и юго-восточного побережья Камчатки.  

 

Табл. 7. Границы основных г/м параметров, сопутствующих (или определяющих) обледенению судов.

Параметр	Температура  воды ( С)	Температура  воздуха ( С)	Скорость  ветра (м/с)	Волнение  (м)	Облачность (балл)	Толщина   льда (см)	Направление   ветра (град.)
Охотское море
Крайние  пределы	Тзам + 15	-29 + 5	0-40	0 – 23	0-9	0-100	0-360
Наибольшая  повторяемость	-1  >32%	-4 –6   > 24 %	5 – 8 %	0  > 26%	8  32%	2-3  24%	320  > 6 %
Абсолютное  большинство	+ 3 – Тзам  78%	-12 – 0   >80%	2-15   > 75%	0-4  77%	6-9  > 75%	1-6  > 75%	270 – 40  > 74%
Берингово море
Крайние  пределы	-2 + 15	-29 + 5	0-40	0 – 21	0-9	0-99	0-360
Наибольшая  повторяемость	+1  >25%	-5   > 6 %	5 – 6.8 %  12.5 – 8.5%	0  > 18%	8  42%	2-3  23%	30  > 8 %
Абсолютное  большинство	+ 2 –1  78%	+2 – 14   >76%	2-15   > 75%	0-5  80%	6-9  > 73%	0-5  > 77%	320 – 70  > 68%
Японское море
Крайние  пределы	Тзам + 15	-25 + 5	0-30	0 – 23	0-9	0-90	0-360
Наибольшая  повторяемость	+1 +2  >16%	-5 –6   > 9 %	12 – 9 %	3  > 17%	8  28%	1-2  >50%	320  > 9 %
Абсолютное  большинство	+0 +7  78%	-16 – 0   >90%	15-16   > 75%	0-6  85%	7-9  > 55%	0-5  80%	270 – 360  > 67%

 

 

В Японском море случаи обледенения начинаются в ноябре и заканчиваются в марте. В Охотском море в северной его половине обледенение начинается также в ноябре, а в декабре может иметь место над всей акваторией. Заканчивается здесь обледенение в апреле. В Баренцевом море в его северной части обледенение наблюдается уже в октябре, а к февралю зона обледенения занимает почти всю акваторию моря, исключая районы, прилегающие к Алеутской гряде. Заканчивается обледенение в апреле.

Обледенение над указанными районами и в указанные сроки возможно только в случае отсутствия ледяного покрова в данном районе, так как в противном случае невозможно создание волн

В северных районах Аляскинского залива и районах Тихого океана вдоль Курил и юго-востока полуострова Камчатки, обледенение отмечается в декабре-феврале месяцах.  

 

Борьба с обледенением.

Борьба с обледенением, прежде всего, заключается в предварительной подготовке судна для плавания в зоне возможного обледенения. На каждом судне должно бить достаточное количество (по количеству экипажа) инструмента для ручной сколки льда, страховочных поясов, а на все палубные механизмы должны иметься чехлы. С верхних палуб промысловых судов должно быть все убрано: тара, тросовые бухты, лес и пр. На транспортных судах палубные грузы располагаются таким образом, чтобы не закрывали штормовые портики и не мешали стоку воды за борт. Перегруз судна не допустим, запас плавучести должен быть также максимальным.

При предварительной проработке маршрута и района работы должны быть тщательно изучены все имеющиеся климатологические материалы по гидрометеорологическое режиму акватории. Следует уточнить центры гидрометеорологической информации, частоты, время выхода в эфир, виды информации.

Совершенно необходимо на каждом судне или на группу судов, работающих в одном районе, иметь аппаратуру, для приема факсимильных карт погоды.

Внимательный, квалифицированный анализ карт погоды - лучший способ оградить себя от неожиданностей погоды и, в частности, предусмотреть возможность обледенения.

Практически все случаи умеренного и тем более сильного обледенения наблюдаются при ветрах северной четверти горизонта. Давление после падения или ровного хода, но при низком значении (менее1000 гПа) растет, причем, чем сильнее рост давления, тем вероятнее обледенение.

Следует помнить, что интенсивность обледенения со временем нарастает  экспоненциально за счет увеличения площади поверхностей.

При плавании в зове обледенения в случае отсутствия укрытия рекомендуется привести судно прямо носом на волну, уменьшив скорость до минимальной, при которой оно еще управляемо, тогда судно менее всего получает брызг. Наиболее  неблагоприятные курсовые углы 30-б0°, при них наибольшее количество брызг забрасывается на судно

Наиболее эффективный способ избежать обледенения - зайти в ледовые поля, что приходится делать, несмотря на то, что это запрещено для судов неледового класса. Входить лучше с подветренной стороны, где лед более разрежен.

Наиболее благоприятный вариант - укрытие в удобной бухте. 

 

Измерение температуры воздуха на судне.

Систематические наблюдения за температурой воздуха позволяют выявить тенденции в изменении погоды. Правильный суточный ход температуры воздуха — признак сохранения хорошей погоды, нарушение суточного хода - признак приближения плохой погоды. Резкое (снижение температуры днем после ненастной погоды - признак близкого улучшения погоды, повышение температуры воздуха вечером предвещает ухудшение погоды.

Температура воздуха, являясь одним из главнейших метеорологических элементов, оказывает существенное влияние на деятельность флота. При низких отрицательных температурах происходит образование льда на поверхности морских бассейнов или их частей. Все моря России в холодное время года, в той или иной степени покрываются льдом. Льды затрудняют плавание судов, и в ряде случаев суда нуждаются в помощи ледоколов. Кроме того, при низких температурах значительно увеличивается вязкость смазочных материалов и поэтому в зимнее время необходимо переходить на специальные зимние смазки. Температура и влажность, воздуха оказывают влияние и на перевозимые грузы.

Температура воздуха выражается в градусах Цельсия (°С) с точностью до 0,1 °С.

На судах температура воздуха измеряется метеорологическими термометрами (ртутными, спиртовыми) с ценой деления не более 0,5 °С, как правило, в диапазоне от минус 40 до плюс 50 °С, или с помощью психрометров аспирационных МВ-4М.

В частности, для измерения температуры воздуха можно использовать термометры ртутные метеорологические ТМ-4, ТМ-6, ТМ-10, ТМ-14 или спиртовой метеорологический низкоградусный термометр ТМ-9.

При измерениях термометры и психрометры следует размещать по обоим бортам судна в местах, удовлетворяющих в идеале следующим условиям:

- резервуары термометров должны  располагаться над водной поверхностью;

- подход к местам установки  термометров, психрометров должен  быть удобным, термометры и психрометры при этом не должны быть помехой при судовых работах (при швартовых операциях, при креплении и переводе кранцев и т. п.);

- термометры по возможности  должны быть защищены от попадания  на их резервуары влаги и  прямых солнечных лучей.

Обычно метеорологические термометры, психрометры размещают на планширях крыльев ходового мостика, к которым крепятся с помощью кронштейнов. Как исключение допускается размещать термометры на внешней переборке штурманской рубки.

Перед размещением на планширях ртутные и спиртовые термометры помещают в защиту типа ПР-2 с конусовидной оправой для предотвращения попадания на их резервуары солнечных лучей, осадков, морских брызг.

Измерения температуры воздуха следует производить с наветренного борта. Однако в случаях, когда направление кажущегося ветра совпадает с курсом судна или противоположно ему, измерять температуру воздуха можно с любого борта. Если судно находится в дрейфе не менее одного часа и наветренный борт сильно освещен солнцем и при этом чувствуется нагрев палубы, а подветренный борт находится в тени, температуру воздуха следует измерять с подветренного борта.

Подготовка к измерениям. При использовании метеорологических термометров необходимо ежедневно осматривать их; при выявлении неисправностей (разрывов столбика ртути, разрушений или сдвига шкалы, трещин в стеклянном корпусе, попадания влаги внутрь корпуса и пр.) рабочий термометр должен быть заменен на запасной.

Если на судне термометр укреплен „намертво" на переборке штурманской рубки, необходимо 1-2 раза в 5 лет (при стоянке судна на заводе, когда возможен демонтаж термометра) его поверять в поверочных учреждениях Росгидромета или Росстандарта.

При стоянке судна в порту необходимо контролировать показания рабочих термометров по термометру, прошедшему поверку и хранящемуся у портового метеоролога (контроль должен проводиться совместно с портовым метеорологом).

Вся информация о выявленных неисправностях термометров и результатах их контрольных сверок должна быть занесена в журналы КГМ-15 и „Техническое дело СГМС".

Производство измерений. Производство измерений по ртутным, спиртовым метеорологическим термометрам и термометрам психрометра МВ-4М сводится к отсчету их показаний (с точностью до полделения шкалы): сначала отсчитывают десятые доли, затем целые градусы, при этом глаз наблюдателя должен быть на одном уровне с мениском столбика ртути (спирта), как это показано на рисунке 1.2.14.

Рис. 1.2.14. Вид шкалы ртутного термометра при различном положении глаз наблюдателя (1 – глаза ниже мениска ртути; 2 – глаза выше мениска ртути; 3 – правильное положение глаз). 

 

При отсчете ни в коем случае нельзя касаться руками защитных конусов, тем более резервуаров термометров, а также заслонять своим телом термометр от ветра и держать голову слишком близко к термометру во избежание нагрева его дыханием. В ночное время для отсчета следует пользоваться электрическим фонариком, включая свет на короткое время, необходимое для отсчетов. Фонарик следует помещать позади шкалы термометра, так как при этом деления шкалы и ртуть (спирт) в трубке термометра видны более отчетливо. Фонарик должен находиться на таком расстоянии от термометра, чтобы не влиять на его показания.

Обработка результатов измерений. Обработка результатов измерений сводится к введению поправки в отсчет по термометру, взятой из свидетельства о поверке, к записи исправленного отсчета в журнал КГМ-15 и включению его в синоптическую радиограмму в соответствии с требованиями действующего кода KH-01С. 

 

Вопросы для самопроверки

1. Объясните, почему солнечная радиация  является основным источником всех видов энергии на Земле.

2. Каков спектральный состав  прямой солнечной радиации и  за счет каких факторов происходят  ее изменения в атмосфере?

3. На каком участке спектра  лежит максимум излучения Солнца, Земли, атмосферы?

4. От чего зависит величина суммарной радиации? Каковы суточный и годовой ход суммарной радиации и ее годовые изменения в различных широтах земного шара?

5. Что понимают под стратификацией  атмосферы?

6. Каковы причины неравномерного  распределения температуры воздуха?

7. Чему равен средний вертикальный  градиент температуры в тропосфере?

8. Чем вызываются инверсии температуры  в атмосфере и каково их  влияние на погодные процессы?

9. В каких районах находятся  «полюсы холода» и каковы самые  низкие температуры воздуха у поверхности Земли?

10. Проследите ход изотерм воздуха  у поверхности Земли зимой  и летом.

11. Какие факторы влияют на  величину суточного хода температуры  воздуха?

12. Назовите особенности океанического  типа годового хода температуры  воздуха.

К оглавлению. 

 

 

 

Тема 1.3. Пар в атмосфере

Кругооборот воды в природе. В природе существует непрерывный кругооборот воды. В результате испарения воды с поверхности океанов и материков в атмосферу поступает пар. Подсчитано, что в среднем за год со всей поверхности земного шара испаряется 5,2*1013 т воды, из которых 4,5*1013 т приходится на долю испарения с поверхности океанов и 0,7*1013 т — с поверхности суши. Ветром пар переносится, на большие расстояния в горизонтальном направлении, а благодаря конвекции и турбулентному движению он распространяется по всей толще тропосферы.

Водяной пар в атмосфере конденсируется, и продукты конденсации выпадают в виде осадков на земную поверхность. Общее количество воды, выпадающей из атмосферы в виде осадков за год, примерно в 40 раз больше, чем общее содержание воды в атмосфере. Приведенные цифры показывают, насколько интенсивно происходит обмен влагой между земной поверхностью и атмосферой. Тот факт, что в уровне Мирового океана не происходит каких-либо заметных систематических изменений, говорит о том, что испаряющаяся с земной поверхности вода возвращается обратно в виде осадков и речного стока.