Прогнозы

Как предсказывают туман и осадки? Туман - своеобразное метеорологическое явление, когда в приземном воздухе происходит конденсация водяного пара. Горизонтальная дальность видимости сильно уменьшается и становится менее 1 км. Туманы возникают или в результате охлаждения воздуха, или вследствие усиленного испарения влаги с теплой водной поверхности, температура которой на 10° больше температуры воздуха. В зависимости от способа происхождения туманы называют туманом охлаждения или туманом испарения.

Для прогноза тумана необходимо знать условия, способствующие его возникновению, т. е. возможность охлаждения воздуха до температуры конденсации водяного пара, когда он превращается в капельки воды или кристаллики льда, или испарения, когда существует значительная разница между температурой воды и воздуха. Охлаждение воздуха может произойти радиационным путем. Тогда возникают ночные или утренние туманы. Их часто называют радиационными. Для прогноза таких туманов у синоптиков имеются специальные графики.

Туманы могут легко переноситься из одной местности в другую. Для прогноза переносимых, или адективных, туманов требуются более сложные расчеты, связанные с учетом переноса влажного воздуха. При этом надо принимать во внимание объем влажного воздуха, поступающего с поверхности суши и воды.

Поднимаясь на авиалайнере на высоту 10 км и более, мы довольно часто попадаем в плотную облачность. Примерно половина нашей планеты закрыта облаками. Но они покрывают Землю неравномерно. Как говорится, где густо, а где и пусто. Над одними участками облачность плотная и покрывает Землю сплошной массой, над другими облака как будто небрежно разбросаны, а вот над третьими их вовсе нет.

Обычно сплошная масса облаков наблюдается над циклонами, где происходит круговое восходящее движение воздуха. Отдельные полосы облаков возникают над теми участками Земли, которые хорошо прогреваются солнечными лучами. Обычно такие участки располагаются на значительном удалении от центра циклонов и находятся там, где нет активных атмосферных фронтов. Как правило, над центральной частью антициклонов облака отсутствуют. Это связано с тем, что здесь наблюдаются нисходящие движения воздуха и происходит его нагревание. При этом воздух иссушается и теряет влагу.

Обладая картами погоды, на которых изображены облачные массивы, наблюдая за их расположением и направлением перемещения, синоптики рассчитывают время появления облаков над определенной местностью. В таких прогнозах помогают анализ развития циклонов и антициклонов, анализ перемещения атмосферных фронтов. С помощью ЭВМ рассчитываются вертикальные токи воздуха и намечаются районы, где облака могут, а где не способны возникнуть.

При таком анализе учитывается изменение свойств воздуха при его взаимодействии с земной поверхностью, характер и интенсивность испарения с суши и водной поверхности, влияние рельефа, наличие или отсутствие растительного покрова, суточный ход температур и влажности воздуха и почвы, освещенность земной поверхности солнечными лучами.

Атмосферные осадки выпадают из облаков в виде дождя, снега, града, снежных зерен, снега с дождем (мокрый снег). Лишь немногие виды осадков выпадают из воздуха без облаков - роса, иней и изморозь. Но объем этих осадков весьма невелик. Ежедневно из облаков на Землю выпадает более 800 млрд. т пресной воды. Если ее равномерно распределить на земной поверхности, то окажется, что за год слой выпавших осадков будет иметь толщину около 1 м. Но мы хорошо знаем, что атмосферные осадки на землю выпадают неравномерно и нерегулярно. Имеются районы, где в течение не только одного года, но и даже десятилетий ни разу не упало на землю ни капли дождя.

Прогнозируется выпадение атмосферных осадков на основании прогноза облачности. Хорошо известно, какие облака дают осадки, а какие нет. Мы даже знаем, из каких облаков, каких и сколько упадет осадков на землю. Ни один человек, вероятно, не спутает грозовые облака с облаками, которые несут с собой затяжные дожди.

Облака в атмосфере располагаются на разных высотах. Облака верхних слоев состоят только из ледяных кристаллов. Перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые облака вовсе не дают осадков. На средних этажах облака состоят из смеси кристалликов льда и переохлажденной воды. Из этих облаков, высокослоистых и высококучевых, осадки на землю практически не выпадают.

Атмосферные осадки выпадают из фронтальных облаков, находящихся в нижней части тропосферы. Они очень неоднородные и состоят из сложной смеси кристалликов льда и переохлажденных капель воды. Такие облака дают интенсивные обложные дожди и длительные снегопады.

Осадки ливневого типа выпадают из самых мощных, сильно развитых в вертикальном направлении и насыщенных влагой облаков. Они имеют смешанную структуру - кучево-дождевую и мощную кучевую.

Когда облака, как говорится, налицо, предсказать выпадение осадков не представляет большой трудности. Но очень трудно предсказать выпадение осадков из облаков, которых еще нет, которые еще не возникли или не принесены издалека. Значит, вначале надо определить время и место возникновения облачности, а затем в зависимости от характера предполагаемой облачности уже прогнозировать, будут ли осадки и какие - кратковременные или продолжительные.

Трудно предвидеть осадки в безоблачную погоду при отсутствии атмосферных фронтов. Можно ошибиться в оценке интенсивности процесса облакообразования и определении времени начала осадков. Сложно предсказать вид осадков из отдельных облаков. То ли выпадем обычный дождь, то ли пойдет дождь с градом.

Можно ли предвидеть бурю и грозу? Большая скорость ветра и состояние почвы - вот слагаемые пыльных бурь. Если почва рыхлая и сухая и не скреплена растительностью или на ней отсутствует снежный покров, то при сильном ветре мелкие частицы легко выдуваются и поднимаются в воздух в виде облаков пыли. Соединяясь, такие облака перемещаются по направлению ветра. Начинается пыльная буря. Предсказать ее начало можно, но для этого надо знать, имеется ли подготовленный для переноса почвенный покров и возникнет ли сильный ветер.

Какие же условия предрасполагают к появлению пыльной бури? Естественно, должен быть сильный ветер. Надо знать количество атмосферных осадков и время их выпадения, влагосодержание почвы, температуру воздуха. Как только эти данные зафиксированы на синоптических картах, можно более или менее уверенно предсказать начало пыльной бури. Надо только определить места возникновения сильных устойчивых ветров. Обычно они образуются в периферической части мощного устойчивого антициклона над Азиатским континентом в зимнее время года. Поздней осенью и в зимнее время, когда еще не установился снежный покров или зимы сравнительно теплые и малоснежные, пыльные бури возникают над Северным Кавказом и в Поволжье. В Средней Азии они образуются и в другие времена года, но для их возникновения надо, чтобы на территорию вторгся холодный иссушающий ветер.

Большой урон народному хозяйству, а подчас и гибель людей несет быстро зарождающийся и так же быстро исчезающий смерч. Можно ли предвидеть его появление? Задача трудная. Для этого необходимо вести наблюдения за облачностью с помощью радиолокационных устройств, анализировать данные радиозондирования атмосферы, выискивая в ней облака, способные рождать смерч. Эти облака отличаются от своих собратьев тем, что кучево-дождевые облака, с которыми связано возникновение смерча, содержат большие запасы избыточной тепловой энергии, которая выделяется при конденсации водяного пара. Для образования смерча такое облако должно иметь горизонтальные и вертикальные размеры не менее 10 км. Но опять-таки не все такие облака дают смерч. Кучево-дождевые облака больших размеров порождают сильные ливни, дают крупные грозовые разряды. Из них иногда выпадает град или большие массы дождевой влаги с мокрым снегом. Как мы видим, ошибиться в том, когда и где может родиться смерч, довольно легко. Поэтому, как говорят метеорологи и синоптики, можно только определить благоприятные для образования смерчей условия.

Внезапно разыгравшийся в открытом море шторм - настоящее бедствие. Много внимания уделяют морские метеорологи предсказанию штормовой погоды. Делают они это, пользуясь картами погоды и метеорологическими сведениями, поступающими с искусственных спутников Земли и с буйковых радиометеорологических станций.

Штормы на море вызываются циклонами. В их пределах располагаются обширные зоны с ненастной погодой, сопровождаемые сильнейшими ветрами. Волнение на море все усиливается, возникают волны больших размеров. Место, время и направление возникновения движения циклонов точно зафиксировано на космических снимках. Нередко на этих снимках можно увидеть и так называемый глаз зарождающегося урагана. Последовательные космические снимки дают возможность проследить путь движения циклона. Будущее положение циклона, а следовательно, и штормовой погоды предвычисляется с помощью ЭВМ.

Синоптики достаточно уверенно предсказывают время возникновения грозы. Для этого важно знать, какие грозы могут возникнуть. А их по крайней мере два типа. Одни, так называемые фронтальные, грозы возникают в пределах атмосферных фронтов. Другие, внутримассовые, грозы образуются в пределах термодинамически неустойчивых потоков воздуха. Для предсказания грозы необходимо не только знать наличие атмосферных фронтов, но и оценить их состояние, время прохождения, режим влажной и потому неустойчивой воздушной массы, влияние атмосферных фронтов на земную поверхность. Но кроме перечисленных условий, синоптику надо рассчитать время и интенсивность проявления термодиня мически неустойчивой воздушной массы.

При прогнозе внутримассовых гроз учитывается состояние воздуха у земли и на всех доступных инструментальным наблюдениям высотах в ранние утренние часы, особенности изменения этого состояния в последующие дневные часы, когда земная поверхность сильно нагрета лучами солнца. Синоптику надо знать, как изменяются температуры воздуха в его приземной части и на высоте как меняются влажность воздуха, атмосферное давление и ветер у земной поверхности и на определенной высоте. Он имеет карты погоды, на которых отражаются как приземные условия, так и погода на высоте.

По данным ночного радиозондирования синоптики строят аэрологические диаграммы. Это две кривые одна из которых отражает фактическое, а другая - ожидаемое состояние атмосферы в дневные часы. Сопоставляя эти две кривые, синоптики качественно оценивают степень неустойчивости воздуха и ожидаемый в течение дня уровень неустойчивости. Они оценивают развитие облачности: перейдет ли она в мелкокучевую, мощнокучевую или кучеву-дождевую? Будут ли выпадать ливневые осадки? Будут ли они сопровождаться грозовыми разрядами? Пойдет ли град?

С помощью карт погоды можно надежно предсказать появление грозы на достаточно большой территории примерно за сутки. Сделанный прогноз уточняется при помощи метеорологических радиолокаторов и грозопеленгаторов. Они фиксируют уже возникшие и надвигающиеся грозовые очаги. По ним определяют перемещение грозовых зарядов и предупреждают о приближении грозы в тот или иной пункт за несколько часов до ее начала.