Что такое облачность и от чего она зависит? Определение облачности Верхняя облачность
Влажность
Влажность воздуха - содержание в нем водяного пара. Ее характеристиками являются:
абсолютная влажность а - количество водяного пара (в г) в 1 м 3 воздуха;
насыщающий (насыщенный) пар А - количество пара (в г), необходимое для полного насыщения единицы объема (его упругость обозначается буквой Е);
относительная влажность R - отношение абсолютной влажности к насыщающему пару, выраженное в процентах (R=100% × а/А );
точка росы - температура, при которой воздух достиг бы состояния насыщения при данном влагосодержании и неизмененном давлении.
В экваториальной зоне и субтропиках абсолютная влажность у земли достигает 15 – 20 г/м 3 . В умеренных широтах летом - 5 – 7 г/м 3 , зимой (а также в Арктическом бассейне) она уменьшается до 1 г/м 3 и ниже. С высотой содержание водяного пара в воздухе быстро падает. Влажность оказывает влияние на изменение температуры воздуха, а также на процесс образования облаков, туманов, осадков.
Наряду с процессом испарения воды в атмосфере происходит и обратный процесс - переход водяного пара при понижении температуры в жидкое или непосредственно в твердое состояние. Первый процесс называется конденсацией, второй - сублимацией .
Понижение температуры происходит адиабатически в поднимающемся влажном воздухе и приводит к конденсации или сублимации водяного пара, что и является главной причиной образования облаков. Причинами подъема воздуха в этом случае могут являться: 1) конвекция, 2) восходящее скольжение по наклонной фронтальной поверхности, 3) волнообразные движения, 4) турбулентность.
Кроме указанного, понижение температуры может произойти и вследствие радиационного выхолаживания (от излучения) верхних слоев инверсий или верхней границы облаков.
Конденсация происходит только в том случае, если воздух насыщен водяным паром и в атмосфере имеются ядра конденсации. Ядрами конденсации являются мельчайшие твердые, жидкие и газообразные частицы, постоянно имеющиеся в атмосфере. Наиболее распространенными являются ядра, содержащие соединения хлора, серы, азота, углерода, натрия, кальция, причем наиболее часто встречающимися ядрами являются соединения натрия и хлора, обладающие гигроскопическими свойствами.
Ядра конденсации в атмосферу попадают главным образом из морей и океанов (около 80%) путем испарения и разбрызгивания их с водной поверхности. Кроме того, источниками ядер конденсации являются продукты горения, выветривания почв, вулканической деятельности и т. д.
В результате конденсации и сублимации в атмосфере образуются мельчайшие капельки воды (с радиусом около 50 мк) и кристаллики льда, имеющие вид шестигранной призмы. Скопление их в приземном слое воздуха дает дымку или туман, в вышележащих слоях облака. Слияние мелких облачных капель или нарастание ледяных кристаллов приводит к образованию различного рода осадков: дождя, снега.
Облака могут состоять только из капель, только из кристаллов и быть смешанными, т. е. состоять из капель и кристаллов. Водяные капли в облаках при отрицательных температурах находятся в переохлажденном состоянии. Капельножидкие облака в большинстве случаев наблюдаются до температуры -12° С, чисто ледяные (кристаллические) - при температуре ниже -40° С, смешанные - от -12 до -40° С.
Облака характеризуются водностью. Водность - это количество воды в граммах, содержащееся в одном кубическом метре облака (г/м 3). Водность в капельножидких облаках колеблется от 0,01 до 4 г в кубическом метре облачной массы (в отдельных случаях наблюдается и более 10 г/м 3). В ледяных облаках водность менее 0,02 г/м 3 , а в смешанных облаках до 0,2-0,3 г/м 3 . Не следует смешивать водность с влажностью.
Облака классифицируются:
По высоте нижней границы на 3 (иногда 4) яруса,
По происхождению (генетическая классификация) на 3 группы,
По внешнему виду (морфологическая классификация) делятся на несколько форм:
Выделяются основные формы:
Кучевые облака представляют собой белые, серые, темно-серые отдельные образования в виде куч различной формы.
Перистые - отдельные тонкие легкие облака белого цвета, прозрачные, волокнистой или нитевидной структуры имеют вид крючков, нитей, перьев или полос.
Слоистые облака - представляют собой однородный серый покров, различной прозрачности.
Перисто-кучевые облака, представляющие собой мелкие белые хлопья или маленькие шарики (барашки), напоминающие комочки снега,
Перисто-слоистые облака, имеющие вид белой пелены, затягивающей зачастую все небо, и придающие ему молочно-белый оттенок.
Слоисто-кучевые облака серого цвета с темными полосами - облачными валами.
Отмечаются также другие особенности внешнего вида (наличие волнистости, конкретные формы облака) и связь с осадками. Всего насчитывают 10 основных форм облаков и 70 их разновидностей.
Форма облаков определяется при их наблюдении в соответствие с принятой классификацией с помощью специально изданного Атласа облаков.
Облака, возникающие внутри воздушных масс, называются внутримассовыми , образующиеся на атмосферных фронтах – фронтальными , возникающие над горами при перетекании воздушными потоками препятствий (гор) – орографическими .
| Группы | Процесс образования | Ярус | ||
| Нижний (0 – 2000м). Облака вертикаль-ного развития. | Средний (2000 – 6000 м). | Верхний (выше 6000м). | ||
| Кучевообраз-ные | Конвекция при наличии задерживающего слоя. | Кучевые (плоские облака). | Высококучевые: - хлопьевидные; - башенкообразные. | Перисто-кучевые хлопьевид-ные |
| Вертикального развития: вторжение холодного воздуха под теплый. | Кучево-дождевые. Мощные кучевые (верхняя граница – до тропопаузы). | |||
| Слоисто-образные | Восходящее скольжение теплого воздуха вдоль пологих фронтальных разделов или по холодной подстилающей поверхности. | Слоисто-дождевые. Разорвано- дождевые (слоистые или слоисто-кучевые) | Высоко-слоистые: - тонкие. - плотные | Перистые. Перисто-слоистые |
| Волнистые | Надинверсионные: восхо-дящее скольжение теплого воздуха по слою инверсии со слабым наклоном. | Слоисто-кучевые плотные | Высоко-кучевые плотные | Перисто-кучевые волнисто-образные |
| Подинверсионные: турбулентность, излучение, смешение в пограничном слое. | Слоисто-кучевые просвечивающие. Слоистые | Высоко-кучевые просвечивающие: - волнистые, - грядами, - чечевицеобразные |
При указании высоты верхней и нижней границ облаков нужно иметь в виду, что они могут быть как достаточно четкие, так и чрезвычайно размытые. Особенно опасен переходный предоблачный слой, достигающий 200 м у под подинверсионными облаками.
В отдельную группу следует выделить искусственные перистые облака, возникающие за летящим самолетом в верхней тропосфере. Их называют конденсационными (иногда инверсионными) следами. Возникают они в результате сублимации водяного пара, содержащегося в выхлопных газах двигателя.
Степень покрытия небесного свода облаками называют количеством облаков или облачностью. Облачность выражается в десятых долях покрытия неба (0–10 баллов). При облаках, полностью закрывающих небо, облачность обозначается числом 10, при совершенно ясном небе – числом 0. При выводе средних величин можно давать и десятые доли единицы. Так, например, число 5,7 означает, что облака покрывают 57% небосвода.
Облачность обычно определяется наблюдателем на глаз. Но существуют и приборы в виде выпуклого полусферического зеркала, отражающего весь небосвод, фотографируемого сверху, либо в виде фотокамеры с широкоугольным объективом.
Принято оценивать отдельно общее количество облаков (общую облачность) и количество нижних облаков (нижнюю облачность). Это существенно, потому что высокие, а отчасти и средние облака меньше затеняют солнечный свет и менее важны в практическом отношении (например, для авиации). Дальше речь будет идти только об общей облачности.
Облачность имеет большое климатообразующее значение. Она влияет на оборот тепла на Земле: отражает прямую солнечную радиацию и, следовательно, уменьшает ее приток к земной поверхности; она также увеличивает рассеяние радиации, уменьшает эффективное излучение, меняет условия освещенности. Хотя современные самолеты летают выше среднего яруса облаков и даже выше верхнего яруса, облачность может затруднять взлет и поездку самолета, мешать ориентации без приборов, может вызвать обледенение самолета и др.
Суточный ход облачности сложен и в большей степени зависит от родов облаков. Слоистые и слоисто-кучевые облака, связанные с выхолаживанием воздуха от земной поверхности и со срав-нительно слабым турбулентным переносом водяного пара вверх, имеют максимум ночью и утром. Кучевообразные облака, связанные с неустойчивостью стратификации и хорошо выраженной конвекцией, возникают преимущественно в дневные часы и исчезают к ночи. Правда, над морем, где температура подстилающей поверхности почти не имеет суточного хода, облака конвекции также его почти не имеют или слабый максимум приходится на утро. Облака упорядоченного восходящего движения, связанные с фронтами, не имеют ясного суточного хода.
В результате в суточном ходе облачности над сушей в умеренных широтах летом намечаются два максимума: утром и более значительный после полудня. В холодное время года, когда конвек-ция слаба или отсутствует, преобладает утренний максимум, который может стать единственным. В тропиках на суше весь год преобладает послеполуденный максимум, так как важнейшим облакообразующим процессом там является конвекция.
В годовом ходе облачность в разных климатических областях меняется по-разному. Над океанами высоких и средних широт годовой ход вообще невелик, с максимумом летом или осенью и минимумом весной, Так, на о. Новая Земля значения облачности в сентябре и октябре – 8,5, в апреле – 7,0 б баллов.
В Европе максимум приходится на зиму, когда наиболее развита циклоническая деятельность с ее фронтальной облачностью, а минимум – на весну или лето, когда преобладают облака конвекции. Так, в Москве значения облачности в декабре – 8,5, в мае – 6,4; в Вене в декабре – 7,8, в августе – 5,0 баллов.
В Восточной Сибири и Забайкалье, где зимой господствуют антициклоны, максимум приходится на лето или осень, а минимум на зиму. Так, в Красноярске значения облачности составляют в октябре – 7,3, в феврале – 5,3.
В субтропиках, где летом преобладают антициклоны, а зимой – циклоническая деятельность, максимум приходится на зиму, минимум на лето, как и в умеренных широтах Европы, но амплитуда больше. Так, в Афинах в декабре 5,9, в июне 1,1 балла. Таков же годовой ход и в Средней Азии, где летом воздух очень далек от насыщения вследствие высоких температур, а зимой существует довольно интенсивная циклоническая деятельность: в Ташкенте в январе 6,4, в июле 0,9 балла.
В тропиках, в областях пассатов, максимум облачности приходится на лето, а минимум на зиму; в Камеруне в июле – 8,9, в январе – 5,4 балла, В муссонном климате тропиков годовой ход такой же, но резче выражен: в Дели в июле 6,0, в ноябре 0,7 балла.
На высокогорных станциях в Европе минимум облачности наблюдается главным образом зимой, когда слоистые облака, закрывающие долины, лежат ниже гор (если не говорить о наветренных склонах), максимум – летом при развитии облаков конвекции (С.П. Хромов, М.А. Петросянц, 2004).
| Оглавление |
|---|
| Климатология и метеорология |
| ДИДАКТИЧЕСКИЙ ПЛАН |
| Метеорология и климатология |
| Атмосфера, погода, климат |
| Метеорологические наблюдения |
| Применение карт |
| Метеорологическая служба и Всемирная Метеорологическая Организация (ВМО) |
| Климатообразующие процессы |
| Астрономические факторы |
| Геофизические факторы |
| Метеорологические факторы |
| О солнечной радиации |
| Тепловое и лучистое равновесие Земли |
| Прямая солнечная радиация |
| Изменения солнечной радиации в атмосфере и на земной поверхности |
| Явления, связанные с рассеянием радиации |
| Суммарная радиация, отражение солнечной радиации, поглощенная радиация, ФАР, альбедо Земли |
| Излучение земной поверхности |
| Встречное излучение или противоизлучение |
| Радиационный баланс земной поверхности |
| Географическое распределение радиационного баланса |
| Атмосферное давление и барическое поле |
| Барические системы |
| Колебания давления |
| Ускорение воздуха под действием барического градиента |
| Отклоняющая сила вращения Земли |
| Геострофический и градиентный ветер |
| Барический закон ветра |
| Фронты в атмосфере |
| Тепловой режим атмосферы |
| Тепловой баланс земной поверхности |
| Суточный и годовой ход температуры на поверхности почвы |
| Температуры воздушных масс |
| Годовая амплитуда температуры воздуха |
| Континентальность климата |
| Облачность и осадки |
| Испарение и насыщение |
| Влажность |
| Географическое распределение влажности воздуха |
| Конденсация в атмосфере |
| Облака |
| Международная классификация облаков |
| Облачность, ее суточный и годовой ход |
| Осадки, выпадающие из облаков (классификация осадков) |
| Характеристика режима осадков |
| Годовой ход осадков |
| Климатическое значение снежного покрова |
| Химия атмосферы |
| Химический состав атмосферы Земли |
| Химический состав облаков |
| Химический состав осадков |
| Кислотность осадков |
| Общая циркуляция атмосферы |
| Погода в циклоне |
Цель занятия: изучить классификацию облаков и освоить навыки определения типа облаков с использованием «Атласа облаков»
Общие положения
Процессы образования отдельного облака протекают под воздействием многих факторов. Облака и выпадающие из них осадки играют важнейшую роль в формировании различных типов погоды. Поэтому классификации облаков предоставляет специалистам возможность отслеживать пространственно-временную изменчивость облачных образований, что является мощным инструментом исследования и прогнозирования процессов, протекающих в атмосфере.
Впервые попытка разделения облаков по их внешнему виду на различные группы была предпринята в 1776 г. Ж. Б. Ламарком. Однако предложенная им классификация ввиду своего несовершенства не нашла широкого при-
менения. Первая вошедшая в науку классификация облаков была разработана английским метеорологом-любителем Л. Говардом в 1803 г. В 1887 г. ученые Гильдебрандсон в Швеции и Эберкромби в Англии, переработав классификацию Л. Говарда, предложили проект новой классификации, которая легла в основу всех последующих классификаций. Идея создания первого единого атласа облаков была поддержана на Международной конференции директоров метеорологических служб в Мюнхене в 1891 г. Созданный ею комитет подготовил и издал в 1896 г. первый Международный атлас облаков с 30 цветными литографиями. Первое русское издание этого Атласа вышло в свет в 1898 г. Дальнейшее развитие метеорологии и введение в практику синоптического анализа понятий об атмосферных фронтах и воздушных массах потребовало гораздо более подробного изучения облаков и их систем. Это предопределило необходимость существенной переработки применявшейся в то время классификации, следствием чего явилось издание в 1930 г. нового Международного атласа облаков. На русском языке этот Атлас был издан в 1933 г. в несколько сокращенном варианте.
Облака и выпадающие из них осадки принадлежат к числу важнейших метеорологических (атмосферных) явлений и играют определяющую роль в формировании погоды и климата, в распространении растительного и животного мира на Земле. Изменяя радиационный режим атмосферы и земной поверхности, облака оказывают заметное воздействие на температурно-влажностный режим тропосферы и приземного слоя воздуха, где протекает жизнь и деятельность человека.
Облаком называют видимую совокупность взвешенных в атмосфере и находящихся в процессе непрерывной эволюции капель и/или кристаллов, являющихся продуктами конденсации и/или сублимации водяного пара на высотах от нескольких десятков метров до нескольких километров.
Изменение фазового строения облака – соотношения капель и кристаллов по массе, числу частиц и другим параметрам в единице объема воздуха –происходит под влиянием температуры, влажности и вертикальных движений как внутри, так и вне облака. В свою очередь, выделение и поглощение тепла в результате фазовых переходов воды и наличия самих частиц в потоке воздуха оказывают обратное влияние на параметры облачной среды.
По фазовому строению облака делятся на три группы.
1. Водяные, состоящие только из капель радиусом 1-2 мкм и более. Капли могут существовать не только при положительных, но и при отрицательных температурах. Чисто капельное строение облака сохраняется, как правило, до температур порядка –10...–15 °С (иногда и ниже).
2. Смешанные, состоящие из смеси переохлажденных капель и ледяных кристаллов при температурах –20...–30 °С.
3. Ледяные, состоящие только из ледяных кристаллов при достаточно низких температурах (порядка –30...–40 °С).
Облачный покров днем уменьшает приток солнечной радиации к поверхности земли, а ночью заметно ослабляет ее излучение и, следовательно, охлаждение, весьма существенно уменьшает суточную амплитуду температуры воздуха и почвы, что влечет за собой соответствующее изменение и других метеорологических величин и атмосферных явлений.
Регулярные и достоверные наблюдения за формами облаков и их трансформацией способствуют своевременному обнаружению опасных и неблагоприятных гидрометеорологических явлений, сопутствующих тому или иному виду облаков.
В программу метеорологических наблюдений включено слежение за динамикой развития облаков и определение следующих характеристик облачности:
а) общее количество облаков,
б) количество облаков нижнего яруса,
в) форма облаков,
г) высота нижней границы облаков нижнего или среднего яруса (при отсутствии облаков нижнего яруса).
Результаты наблюдений за облачностью из метеорологических наблюдательных подразделений в реальном режиме времени по коду КН-01 (национальный вариант международного кода FM 12-IX SYNOP) регулярно передаются в местные прогностические органы (организации и подразделения УГМС) и Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации (Гидрометцентр России) для синоптического анализа и составления прогнозов погоды различной заблаговременности. Кроме того, эти данные рассчитываются за различные временные интервалы и используются для климатических оценок и обобщений.
Количество облаков определяется как суммарная доля небосвода, закрытая облаками, от всей видимой поверхности небосвода и оценивается в баллах: 1 балл – это 0,1 доля (часть) всего небосвода, 6 баллов – 0,6 небосвода, 10 баллов – весь небосвод закрыт облаками.
Многолетние наблюдения за облаками показали, что они могут располагаться на различных высотах, как в тропосфере, так и в стратосфере и даже в мезосфере. Тропосферные облака обычно наблюдаются в виде отдельных, изолированных облачных масс или в виде сплошного облачного покрова. В зависимости от строения облака разделяются по внешнему виду на формы, виды и разновидности. Серебристые и перламутровые облака, в отличие от тропосферных облаков, наблюдаются довольно редко и характеризуются относительно небольшим разнообразием. Классификация тропосферных облаков по внешнему виду, используемая в настоящее время, получила название международной морфологической классификации.
Наряду с морфологической классификацией облаков используется и генетическая классификация, т. е. классификация по условиям (причинам) возникновения облаков. Кроме того, облака классифицируются по их микрофизическому строению, т. е. по агрегатному состоянию, виду и размерам облачных частиц, а также по их распределению внутри облака. В соответствии с генетической классификацией облака делятся на три группы: слоистообразные, волнистообразные и кучевообразные (конвективные).
Основные отличительные признаки при определении формы облаков – их внешний вид и структура. Облака могут быть расположены на разных высотах в виде отдельных изолированных масс или сплошного покрова, их строение может быть различным (однородным, волокнистым и др.), а нижняя поверхность – ровной или расчлененной (и даже изорванной). Кроме того, облака могут быть плотными и непрозрачными или тонкими - сквозь них просвечивает голубое небо, луна или солнце.
Высота облаков одной и той же формы непостоянна и может несколько меняться в зависимости от характера процесса и местных условий. В среднем высота облаков больше на юге, чем на севере, и больше летом, чем зимой. Над горными районами облака располагаются ниже, чем над равнинными.
Важной характеристикой облаков являются выпадающие из них осадки. Облака одних форм практически всегда дают осадки, других – либо совсем не дают осадков, либо осадки из них не достигают поверхности земли. Факт выпадения осадков, а также их вид и характер выпадения служат дополнительными признаками для определения форм, видов и разновидностей облаков. Из облаков определенных форм выпадают следующие виды осадков:
– ливневые – из кучево-дождевых облаков (Cb);
– обложные – из слоисто-дождевых (Ns) во все сезоны, из высокослоистых (As) – зимой и иногда слабые – из слоисто-кучевых (Sc);
– моросящие – из слоистых облаков (St).
В процессе развития и распада облака меняется его внешний вид, структура и оно может трансформироваться из одной формы в другую.
При определении количества и форм облаков учитываются только облака, видимые с поверхности земли. Если все небо или его часть закрыта облаками нижнего (среднего) яруса, а облаков среднего (верхнего) яруса не видно, то это не означает, что они отсутствуют. Они могут находиться выше нижележащих слоев облаков, но это не учитывается при наблюдениях за облачностью.
На некоторой высоте над земной поверхностью и состоят из капелек воды или ледяных кристалликов, или из тех и других вместе. Все многообразие облаков может быть сведено к нескольким типам. В основу общепринятой в настоящее время международной классификации облаков положены два признака: внешний вид и высота их нижней границы.
По внешнему виду облака делятся на три класса: отдельные, не связанные друг с другом облачные массы, слои с неоднородной поверхностью и слои в виде однородной пелены. Все эти формы могут встречаться на разных высотах, отличаясь по плотности и размеру внешних элементов (барашков, вспученностей, валов, ряби и др.)
По высоте нижшего основания над земной поверхностью облака делятся на 4 яруса: верхний (Ci Cc Cs – высота более 6 км), средний (Ac As – высота от 2 до 6 км), нижний (Sc St Ns – высота менее 2 км), вертикального развития (Cu Cb – могут относиться к разным ярусам, а у наиболее мощных кучево-дождевых облаков (Cb) основание располагается на нижнем ярусе, а вершина может достигать верхнего).
Облачный покров в значительной степени определяет количество поступающей к поверхности Земли солнечной радиации и является источником осадков, влияя таким образом на формирование погоды и климата.
Количество облаков на территории России распределяется довольно неравномерно. Наиболее пасмурными являются районы, подверженные активной циклонической деятельности, характеризующиеся развитой адвекцией влажных . К ним относятся северо-запад Европейской части России, побережье Камчатки, Сахалина, Курильские и . Среднее годовое количество общей облачности в этих районах составляет 7 баллов. Значительная часть Восточной Сибири характеризуется меньшим среднегодовым количеством облаков – от 5 до 6 баллов. Этот сравнительно малооблачный район Азиатской части России находится в сфере действия азиатского .
Распределение среднего годового количества нижней облачности в общих чертах следует за распределением общей облачности. Наибольшее количество облаков нижнего яруса также приходится на северо-запад Европейской части России. Здесь они являются преобладающими (лишь на 1-2 балла меньше, чем количество общей облачности). Минимальное количество облаков нижнего яруса отмечается , особенно в (не более 2 баллов), что свойственно континентальному характеру климата этих районов.
Годовой ход количества как общей, так и нижней облачности на Европейской части России характеризуется минимальными значениями летом и максимальными поздней осенью и зимой, когда особенно проявляется влияние . Прямо противоположный годовой ход количества общей и нижней облачности наблюдается на Дальнем Востоке, и . Здесь наибольшее количество облаков приходится на июль, когда действует летний муссон, приносящий с океана большое количество водяного пара. Минимум облачности отмечается в январе в период наибольшего развития зимнего муссона, с которым в эти районы поступает сухой выхоложенный континентальный воздух с материка.
Суточный ход общего количества облаков на всей территории России характеризуется следующими особенностями:
1) его амплитуда на большей части территории не превышает 1-2 баллов (за исключением центральных районов Европейской части России, где она увеличивается до 3 баллов);
2) количество облаков днем больше, чем ночью, при этом в январе максимум приходится на утренние часы; в центральные месяцы весны и осени суточный ход сглажен, а максимум может смещаться на разные часы суток; в апреле суточный ход ближе к летнему, а в октябре – к зимнему типу;
3) суточный ход нижней облачности практически повторяет суточный ход общей облачности.
Распределение облаков по формам характеризуется относительным постоянством во времени и в пространстве. Почти на всей территории России среди облаков верхнего яруса преобладают Ci среднего яруса – Ac нижнего – Sc и Ns
В годовом ходе в летний период отмечается преобладание кучевых (Cu) и слоисто-кучевых облаков (Sc), в то время как повторяемость слоистых (St) и слоисто-дождевых (Ns), являющихся фронтальными, невелика, поскольку летом сравнительно редко создаются условия для активной циклонической деятельности. Для зимнего, весеннего и осеннего периодов на большей части территории России характерно возрастание повторяемости высоко-слоистых (As), высоко-кучевых (Ac) и слоисто-кучевых (Sc) облаков, при этом на Европейской части России отмечается некоторое увеличение повторяемости слоистых и слоисто-кучевых облаков (St).
Как известно, многие из отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспортные службы очень сильно зависят от оперативности, своевременности и надежности прогнозов федеральной метеорологической службы. Заблаговременное оповещение об опасных и особо опасных явлениях погоды, своевременность подачи штормовых предупреждений – всё это необходимые условия для успешной и безопасной работы многих отраслей хозяйства и транспорта. Так, например, долгосрочные метеорологические прогнозы имеют решающий вес при организации сельхоз производств.
Одним из самых важных параметров, определяющих возможность прогнозирования опасных погодных условий, является такой показатель, как высота нижней границы облаков.
В метеорологии, высота облаков - это высота нижней границы облаков над поверхностью земли.
Для понимания важности проведения исследований по определению высоты облаков, следует упомянуть тот факт, что облака могут быть разных типов. Для различных типов облаков высота их нижней границы может варьироваться в некоторых пределах, причем, выявлено среднее значение высоты облаков.
Итак, облака могут быть:
Слоистые облака (средняя высота 623 м.)
Дождевые облака (средняя высота 1527 м.)
Кучевые (вершина) (1855)
Кучевые (основание) (1386)
Грозовые (вершина) (средняя высота 2848 м.)
Грозовые (основание) (средняя высота 1405 м.)
Ложные перистые (средняя высота 3897 м.)
Слоисто-кучевые (средняя высота 2331 м.)
Высокие кучевые (ниже 4000 м.) (средняя высота 2771 м.)
Высокие кучевые (выше 4000 м.) (средняя высота 5586 м.)
Перисто-кучевые (средняя высота 6465 м.)
Низкие перисто-слоистые (средняя высота 5198 м.)
Высокие перисто-кучевые (средняя высота 9254 м.)
Перистые (средняя высота 8878 м.)
Как правило, измеряют высоту облаков нижнего и среднего ярусов, не превышающую 2500 м. При этом, определяют высоту самых нижних облаков из всего их массива. При тумане, считают, что высота облаков равна нулю, и, в данном случае, в аэропортах измеряется “вертикальная видимость”.
Для определения высоты нижней границы облаков используется метод светолокации. В России, для этих целей выпускается измеритель , в котором в качестве источника импульсов и света используется импульсная лампа.
Высота нижней границы облаков методом светолокации с использованием ДВО-2 определяется при помощи замера времени, которое требуется световому импульсу для прохождения пути от излучателя света до облака и обратно, а также преобразования полученного значения времени в пропорциональное ему значение высоты облаков. Таким образом, световой импульс посылается излучателем и, после отражения, принимается приемником. При этом, излучатель и приемник должны быть расположены в непосредственной близости друг от друга.
Конструктивно измеритель ДВО-2 представляет собой комплекс из нескольких отдельных приборов:
Передатчика и приёмника,
Линий связи,
Блока измерительного,
Пульта дистанционного.
Измеритель высоты облаков ДВО-2 может работать автономно с блоком измерительным, в комплекте с дистанционным пультом и в составе автоматизированных метеорологических станций.
Передатчик состоит из импульсной лампы, питающих её конденсаторов и параболического отражателя. Отражатель вместе с лампой и конденсаторами установливается в кардановом подвесе, заключенном в корпусе с открывающейся крышкой.
Приемник состоит из параболического зеркала, фотоприемника, фотоусилителя, также установленных в кардановом подвесе и находящихся в корпусе с открывающейся крышкой.
Передатчик и приемник должны быть размещены вблизи основного пункта наблюдений. На взлетно-посадочных полосах, передатчик и приемник устанавливаются на ближайших приводных радиомаяках с обоих концов полосы.
Блок измерительный, предназначающийся для сбора и обработки информации, состоит из измерительной платы, высоковольтного блока и блока питания.
Пульт дистанционный включает плату клавиатуры и индикации и плату управления.
Сигнал от приемника по двухпроводной потенциально развязанной линии связи с однополярными сигналами и номинальным током(20±5)мА передается в измерительный блок, а оттуда - в пульт дистанционный. В зависимости от комплектации, вместо пульта дистанционного для обработки и отображения на дисплее оператора сигнал может передаваться на центральную систему метеостанции.
Измеритель высоты облаков ДВО-2 может работать или непрерывно или по мере необходимости. Пульт дистанционный имеет последовательный интерфейс RS-232, предназначающийся для работы с компьютером. Информация от измерителей ДВО-2 может передаваться по линии связи на дистанции до 8 км.
Обработка результатов измерения на измерительном блоке ДВО-2 включает:
Осреднение результатов по 8-ми измеренным значениям;
Исключение из числа замеров тех результатов, в которых наблюдается кратковременное пропадание отраженного сигнала. Т.е. исключение фактора «разрыва в облаках»;
Выдачу сигнала об «отсутствии облаков» в случае, если среди 15 проведенных наблюдений не набирается 8 значимых;
Исключение так называемых местников - ложных сигналов отражения.