Лекции по "Навигационной гидрометеорологии"

Взвешенность облаков также обманчива. Если облако не меняет своей высоты, то это еще не означает, что составляющие его элементы не выпадают. Капли в облаке могут опускаться, но, достигая нижней границы облака, они переходят в ненасыщенный воздух и здесь испаряются. В результате облако будет казаться длительно находящимся на одном уровне.

Метеорологическая дальность видимости

Отдаленные предметы видны хуже, чем близкие, не только потому, что уменьшаются их видимые размеры. Даже и очень большие предметы на том или ином расстоянии от наблюдателя становятся плохо различимыми вследствие мутности атмосферы, сквозь которую они видны. Эта мутность обусловлена рассеянием света в атмосфере. Понятно, что она увеличивается при возрастании аэрозольных примесей в воздухе.

Метеорологическая дальность видимости является одной из характеристик прозрачности атмосферы, и ее следует отличать от реальной дальности видимости различных объектов, которая зависит не только от прозрачности атмосферы, но и от цвета объектов, их размеров, удаленности от пункта наблюдений, освещенности и фона.

Метеорологической дальностью видимости называется то наибольшее расстояние, с которого в светлое время суток можно обнаружить на фоне неба вблизи горизонта (или на фоне воздушной дымки) абсолютно четкое тело достаточно больших угловых размеров (больше 15 угловых минут).

Дальность видимости чаще всего определяется на глаз по определенным, заранее выбранным объектам (темным на фоне неба), расстояние до которых известно. Но имеется и ряд фотометрических приборов для определения видимости.

В очень чистом воздухе, например арктического происхождения, дальность видимости может достигать сотен километров. Рассеяние света в таком воздухе производится преимущественно молекулами атмосферных газов. В воздухе, содержащем много пыли или продуктов конденсации, дальность видимости может понижаться до нескольких километров и даже до метров. Так, при слабом тумане дальность видимости составляет 500—1000 м, а при сильном тумане или сильной песчаной буре может снижаться до десятков и даже нескольких метров.  

 

Атмосферные явления

Как уже было сказано, атмосферные явления – это осадки (дождь, снег, морось, град), роса, иней, гололед, туман, мгла, дымка, пыльная буря, гроза, смерч и т.д.

Осадки, выпадающие из облаков

Дождь - осадки, выпадающие в виде капель. Отдельные капли дождя, падая в воду, всегда оставляют след в виде расходящегося круга, а на сухой палубе - след в виде мокрого пятна.

Обложной дождь - осадки, выпадающие из слоисто-дождевых облаков. Для него характерны постепенное начало и конец, выпадение непрерывное или с короткими перерывами, но без резких колебаний интенсивности, облака при этом в большинстве случаев покрывают все небо сплошным однородным покровом. Иногда слабый и короткий обложной дождь может выпадать и из высокослоистых, слоисто-кучевых и других облаков.

Ливневый дождь - дождь, отличающийся внезапностью начала и конца выпадения, резким изменением интенсивности. Название "ливневый дождь" определяет характер выпадения дождя, а не количество выпавших осадков, которое может быть и незначительным. Вид неба при ливневом дожде; облака преимущественно кучево-дождевые, иногда иссиня-свинцового цвета, имеют место временные прояснения. Ливневый дождь часто сопровождается грозой.

Морось - осадки, выпадающие в виде очень мелких капелек. Капельки настолько мелки, что падение их почти незаметно для глаза; они взвешены в воздухе и участвуют даже в слабом его движении. Морось не следует смешивать со слабым дождем, капли которого хотя и очень малы, но падение их можно наблюдать: капли же мороси медленно оседают и падение их незаметно. При мороси кругов на воде не наблюдается. Морось обычно выпадает из слоистых облаков или тумана.

Снег - осадки в виде отдельных снежных кристаллов или хлопьев, иногда достигающих крупных размеров

Обложной снег - осадки, выпадающие из слоисто-дождевых облаков непрерывно или с короткими перерывами. Облака при этом в большинстве случаев покрывают все небо сплошным однородным покровом. Обложной снег может выпадать также из облаков высокослоистых, слоисто-кучевых, слоистых и др

Ливневый снег - снег, отличающийся внезапностью начала и конца выпадения, резкими колебаниями интенсивности и кратковременностью наиболее сильного его выпадения. Вид неба при ливневом снеге: серые или темно-серые кучево-дождевые облака, чередующиеся с кратковременными прояснениями.

В полярных морях нередко наблюдаются частые, очень короткие, но сильные снегопады, которые называются снежными зарядами.

Мокрый снег - осадки, выпадающие в виде тающего снега или снега с дождем.

Снежная крупа - осадки, выпадающие в виде непрозрачных снежных крупинок белого или матово-белого цвета шарообразной формы диаметром от 2 до 5 мм. Крупинки иногда имеют форму конуса с основанием в виде сегмента. Они мелкие, хрупкие и легко раздавливаются пальцами. Снежная крупа выпадает главным образом при температуре около 0° С, часто перед снегом или одновременно с ним. Весной и осенью снежная крупа часто выпадает из кучево-дождевых облаков короткими ливнями при шквалах в холодных воздушных массах.

Снежные зерна - осадки в виде палочек или крупинок, похожих на снежную крупу, но гораздо мельче ее, матово-белого цвета. Диаметр крупинок не превышает 1 мм. Снежные зерна выпадают обычно в небольшом количестве и большей частью из слоистых облаков.

Ледяная крупа - осадки, выпадающие в виде небольших ледяных прозрачных крупинок, в центре которых имеется небольшое белое непрозрачное ядро. Диаметр крупинок не превышает 3 мм. Крупинки тверды, и чтобы раздавить их, требуется небольшое усилие. При температуре воздуха выше 0° С их поверхность бывает влажной. Ледяная крупа обычно выпадает из кучево-дождевых облаков, часто вместе с дождем, наблюдается главным образом веской и осенью.

Град - осадки, выпадающие в виде кусочков льда разнообразных форм. Ядра градин обычно непрозрачны, иногда окружены прозрачным слоем или несколькими прозрачными и непрозрачными слоями. Диаметр градин - около 5 мм, в редких случаях доходит до нескольких сантиметров. Крупные градины достигают веса нескольких граммов, а в исключительных случаях - нескольких десятков граммов. Град выпадает преимущественно в теплое время года из кучево-дождевых облаков и обычно сопровождается ливневым дождем. Обильный крупный град почти всегда связан с грозой и сильным ветром.

Ледяной дождь - осадки, представляющие собой мелкие, твердые, совершенно прозрачные ледяные шарики диаметром от,1 до 3 мм, образующиеся из дождевых капель при их замерзании в нижних слоях атмосферы. Отличаются от ледяной крупы отсутствием непрозрачного белого ядра.

Осадки, образующиеся на предметах

Роса. В ясную погоду ночью земля и прилегающий к ней слой воздуха охлаждаются за счет радиационного излучения, когда температура подстилающей поверхности становится ниже точки росы, водяной пар выделяется в виде капелек воды. Роса образуется чаще всего на горизонтальных и слабонаклоненных поверхностях. Образованию росы благоприятствуют ясное небо, длительная ночь, большая абсолютная и относительная влажность и слабый ветер.

Иней - белый кристаллический осадок, появляющийся обычно ночью или вечером, а зимой даже днем на предметах в тех случаях, когда их температура ниже 0°С. Иней появляется при штиле или слабых ветрах и безоблачном небе.

Гололед - слой льда, образующийся на любых предметах при морозе вследствие намерзания на них капель дождя, мороси и тумана. Гололед образуется также, когда капли дождя, мороси и тумана замерзают при соприкосновении с холодными предметами. Гололед бывает мутным и прозрачным, образуется преимущественно с наветренной стороны судна. Он наблюдается обычно при слабых морозах от 0 до -3°С, нередко встречается и при более низкой температуре.

Изморозь - снеговидный рыхлый осадок матово-белого цвета, образующийся на тонких предметах (на ветках деревьев, траве и т.п.) преимущественно в туманную ветреную погоду.

Явления, приводящие к понижению видимости

Туман - понижение горизонтальной видимости от 0.5 мили и менее, вызванное скоплением в воздухе мелких, не различимых глазом капелек воды. Цвет тумана - белесоватый.

Стелющийся туман охватывает слой воздуха толщиной в несколько метров над поверхностью воды, причем все высокие предметы остаются вне тумана.

При просвечивающемся тумане наблюдатель видит небо или облака.

Дымка - слабое помутнение атмосферы, вызванное наличием в воздухе мельчайших капелек воды или кристалликов льда. Дымка придает воздуху синеватый или серый оттенок. Видимость при дымке 0,5 мили, но менее 5 миль.

Ледяной туман - туман, состоящий из кристалликов льда и наблюдающийся при больших морозах. Горизонтальная видимость менее 0.5 мили. При просвечивающемся ледяном тумане наблюдатель видит небо или облака.

Парение моря - представляется собой особый вид стелющегося или клубящегося над самой водой тумана, образующегося в холодном воздухе над открытой поверхностью сравнительно теплой воды. Иногда парение моря имеет вид отдельных струек тумана, возникающих у поверхности воды и рассеивающихся уже на высоте 1 -2 м.

Мгла - сплошное помутнение воздуха, вызванное взвешенными в нем частичками пыли, дыма. При мгле отдельные предметы приобретают сероватый оттенок. У горизонта солнце имеет красновато-желтый оттенок. Этим и малой влажностью воздуха мгла отличается от дымки.

Ледяные иглы - редкие, мелкие, прозрачные ледяные кристаллы, парящие в воздухе в зимние морозные дни. Днем на солнце ледяные иглы сверкают. Их сверканье заметно и ночью при луне или в свете фонаря. При ледяных иглах значительного изменения видимости не наблюдается.

Пыльная буря - явление, при котором в воздухе поднимается много пыли, песка, частиц сухой земли от сильного ветра, вследствие чего происходит сильное помутнение атмосферы, и видимость значительно уменьшается.

Прочие атмосферные явления

Гроза - электрические разряды в атмосфере, появляющиеся в виде молний. Промежуток времени между молнией и последующим громом определяется расстоянием грозы от места наблюдателя.

Зарница – световые явления на горизонте при отдаленной грозе: молний не видно звук грома до наблюдателя не доходит, различается лишь освещение молниями облаков.

Шквал - внезапное, резкое и непродолжительное (в течение нескольких минут, но не менее двух) усиление ветра, наблюдающееся, как правило, при кучево-дождевых облаках, ливневых осадках и грозах.

Смерч - (или тромб над сушей) наблюдается преимущественно в южных морях, вырастая из оснований мощных грозовых облаков. Начинается смерч с образования вихревой воронки, опускающейся в виде отростка из основания. находящегося в передней части облака "грозового вала". Если эта вихревая воронка, спускаясь все ниже и ниже, приблизится к поверхности моря, навстречу ей поднимается такой же вихрь, захватывающий такую же воду. Спускающиеся сверху и поднимающиеся снизу вихри соединяются рукавом, доходящим иногда до 100 м в поперечнике, в единый смерч, в котором частицы воздуха и воды с громадной скоростью вращаются вокруг вертикальной оси водяного столба. Смерч обладает большой разрушительной силой, перемещается вместе с грозовым облаком по ветру.

Оптические явления.

Гало – общее название для обширного класса оптических явлений в атмосфере, связанных с преломлением и отражением света в ледяных кристаллах, главным образом в кристаллах высоких ледяных облаков (Cs). Это светлые, преимущественно окрашенные круги или дуги кругов, светлые столбы, пятна около солнца  луны. Преломление света производится мелкими шестиугольными ледяными призмами, причем свет входит в одну боковую грань и выходит через другую.

Радуга – оптическое явление в атмосфере, обусловленное процессами преломления, отражения и дифракции света в водяных каплях. Представляет собой большую разноцветную дугу, видимую на фоне облака, из которого выпадает дождь, причем облако находится в стороне, противоположной Солнцу (Луне). Внешняя часть радуги окрашена в красный цвет, внутренняя – в фиолетовый., остальные цвета в радуге располагаются соответственно длинам волн.. Нередко с внешней стороны основной радуги наблюдается вторичная радуга с обратным чередованием цветов.

Мираж – явление аномальной рефракции света, при котором видны кроме предметов в их истинном положении , также их мнимые изображения, являющиеся результатом полного внутреннего отражения в атмосфере. Миражи возникают при необычном распределении плотности в нижних слоях воздуха. 

 

Стихийные гидрометеорологические явления

Стихийные гидрометеорологические явления — гидрометеорологические явления или комплексы величин, которые по своему значению, интенсивности, продолжительности или времени возникновения могут нанести (или нанесли) ущерб отдельным отраслям народного хозяйства и представляют угрозу безопасности населения (в море, океане — угрозу безопасности мореплавания).

Из сказанного следует, что практически любые гидрометеорологические явления могут быть отнесены к стихийным, если они по своей интенсивности (например, сильное обледенение судна), району (акватории) распространения (появление айсбергов в акватории океана, где они ранее не наблюдались) и продолжительности (длительное падение уровня моря ниже отметок, при которых прекращается судоходство) достигают критических значений, когда может быть нанесен указанный выше ущерб и создается опасность для населения и мореплавания. Эти критические значения (критерии СГЯ) могут быть не одинаковыми в разных районах и акваториях морей и океанов. Критерии СГЯ устанавливаются Росгидрометом.

Ниже приводится перечень морских гидрометеорологических явлений, относящихся к стихийным, и критерии СГЯ:

а) ветер:

— средняя скорость — 25 м/с и более; для акваторий арктических и дальневосточных морей — 30 м/с и более;

— максимальная скорость 25 м/с и более; для побережий (акваторий) океанов, арктических и дальневосточных морей — 35 м/с и более;

— шквал при максимальной скорости ветра 25 м/с и более;

б) волнение:

— для прибрежных районов — высота волн 4 м и более;

— для акваторий океанов — высота волн 8 м и более;

— для акваторий морей — высота волн 6 м и более;

в) метеорологическая дальность видимости 50 м и менее;

г) обледенение судна со скоростью 0,7 см/ч и более;

д) тропические циклоны (тайфуны);

е) цунами (особо опасная волна, вызванная подводным землетрясением и приводящая к затоплению прибрежных населенных пунктов, береговых сооружений и других объектов);