Читать онлайн «Вопросы о погоде». Страница 44

11.21. Как предсказывают сильные морозы зимой?

Прогноз температуры воздуха для синоптиков – одна из наиболее простых задач, хотя в отдельных случаях и он представляет определенные трудности. Дело в том, что температура в приземном слое воздуха сильно зависит от состояния облачности и просчеты в прогнозе облачности почти неизбежно влекут за собой ошибки в прогнозе температуры. Однако изменения температуры поддаются строгим вычислениям, с помощью ЭВМ они производятся достаточно надежно. Случаи сильных морозов в средних широтах связаны обычно с вторжением масс очень холодного воздуха из арктических районов. Чаще всего это бывает после прохождения глубоких циклонов, в тыл которых и втягивается холодный арктический воздух. Процесс таких вторжений холода из Арктики хорошо прослеживается на картах погоды. На них же видны и те низкие температуры воздуха, которыми характеризуется каждое вторжение. На прогностических картах погоды, получаемых с помощью расчетов на ЭВМ, видно ожидаемое положение всех барических систем – циклонов и антициклонов, по ним же легко определяется, какие воздушные массы циркулируют в этих системах. Это облегчает синоптикам прогноз температуры в каждом интересующем нас районе, в том числе и прогноз экстремально низких температур, то есть сильных морозов, приносимых к нам из Арктики.

В Сибири сильные морозы могут наблюдаться и без вторжений арктических масс воздуха: в условиях длительной безоблачной антициклонической погоды и безветрия местный воздух в приземном слое сильно выхолаживается и морозы в континентальных районах средних широт нередко бывают сильнее, чем в Арктике. Эти случаи также без особого труда могут быть предсказаны синоптиками, даже без привлечения к расчетам ЭВМ.

Современные методы краткосрочных прогнозов позволяют предсказать сохранение засухи, если она налицо, или прекращение ее с заблаговременностью в несколько дней. Прогноз же засухи с заблаговременностью в несколько месяцев или даже недель – задача долгосрочной синоптики. Пока достаточно надежно эта задача не поддается решению. Если же говорить точнее, надежный прогноз засухи возможен лишь в некоторых случаях и не всегда с требуемой заблаговременностью.

С помощью радиолокационных наблюдений за облачностью, а также данных радиозондирования атмосферы можно обнаружить облака, способные породить смерч. Это сильно развитые по вертикали кучево-дождевые облака, несущие в себе огромные запасы избыточной тепловой энергии, выделяющейся при конденсации водяного пара. Такое облако должно иметь вертикальные и горизонтальные размеры не менее 10 км. Однако не каждое таких размеров кучево-дождевое облако порождает смерч. Кучево-дождевые облака дают ливни, грозовые разряды, иногда из них выпадает град или дождь со снегом, лишь некоторые способны вызвать смерч. Таким образом, определить по радиолокационным наблюдениям время и место возникновения смерчей нельзя. Можно лишь определить наличие условий, благоприятных для образования смерчей.

По данным радиозондирования представляется возможным определить мощность слоя термодинамически неустойчивого воздуха, богатого влагой. Если она не менее нескольких километров, удельная влажность в приземном слое – не менее 10 г/кг, а температура с высотой уменьшается не менее чем на 10°C на каждый километр, то в таком воздухе возможно развитие мощных кучево-дождевых облаков, способных породить смерч, то есть налицо необходимые для этого условия. Однако определить, достаточны ли эти условия, практически нельзя.

Поскольку грозы могут возникать как на атмосферных фронтах (фронтальные грозы), так и вне их, в термодинамически неустойчивом воздухе (внутримассовые грозы), то их прогноз сводится, во-первых, к оценке синоптических условий (наличие атмосферных фронтов, их состояние и время прохождения, наличие грозовой активности или же развитие неустойчивости в воздушной массе при типичных для грозовой активности условиях циркуляции), а во-вторых – к расчетам времени и интенсивности проявления термодинамической неустойчивости в интересующем нас районе с учетом особенностей местности и взаимодействия воздушной массы с подстилающей поверхностью.

Существует несколько методик прогноза гроз. Для внутримассовых гроз суть всех их сводится к учету состояния воздуха у земли и на всех доступных инструментальным измерениям высотах в ранние утренние часы и определению изменения этого состояния в дневное время при максимальном нагревании земной поверхности солнечными лучами. Для этого требуются данные о температуре, влажности воздуха, атмосферном давлении и ветре у поверхности земли и на высотах, то есть материалы приземных и аэрологических наблюдений (радиотемпературного и радиоветрового зондирования атмосферы), а также карты погоды – приземные и высотные.

На специальном бланке аэрологической диаграммы синоптики обычно по данным ночного радиозондирования строят две кривые – фактического и ожидаемого днем состояния атмосферы (кривая стратификации и кривая состояния). Сопоставив положение этих двух кривых и оценив размеры площади между ними на диаграмме, синоптик может количественно оценить степень неустойчивости воздуха и ожидаемый днем уровень проявления этой неустойчивости: произойдет ли развитие кучевой облачности или нет; если произойдет, то какая это будет облачность (плоская кучевая, мощно-кучевая или кучево-дождевая); дойдет ли дело до выпадения ливневых осадков или нет, будут ли осадки сопровождаться грозовыми разрядами, есть ли вероятность выпадения града…

Составление такого прогноза требует, помимо владения методами, еще и опыта, хорошего знания местных условий и всех особенностей грозовой деятельности в каждом сезоне и в каждой типичной ситуации.

Для обширной территории грозы могут быть предсказаны достаточно надежно за сутки, это позволяют сделать карты погоды. Для населенного пункта прогноз гроз за сутки не может считаться надежным. В этом случае требуются уточнение и детализация суточного прогноза гроз на основе анализа аэрологической диаграммы, то есть данных радиозондирования за ночной или ранний утренний срок наблюдений. Поэтому заблаговременность составления надежного прогноза сокращается до 9-6 ч. Уточнить прогноз можно и по данным метеорологических радиолокаторов и грозопеленгаторов. Эти приборы фиксируют уже возникшие грозовые очаги, помогают определить их перемещение, а следовательно, и дать предупреждение о приближающейся грозе за несколько часов до ее прихода в интересующий нас населенный пункт. Помогают в оценке условий появления гроз и местные признаки, в первую очередь характерные облака.

Транспорт – одна из наиболее зависимых от погоды отраслей народного хозяйства. Особенно это верно для воздушного транспорта, для обеспечения нормальной работы которого требуется самая полная, детальная информация о погоде, как о фактически наблюдающейся, так и об ожидаемой по прогнозу. Специфика требований транспорта к метеорологической информации заключается в масштабности сведений о погоде – маршруты воздушных, морских судов и автомобильных грузоперевозок имеют протяженность, измеряемую многими сотнями и тысячами километров; кроме того, метеорологические условия оказывают решающее влияние не только на экономические показатели работы транспортных средств, но и на безопасность движения; от состояния погоды и качества информации о ней нередко зависят жизнь и здоровье людей.

Для удовлетворения потребностей транспорта в метеорологической информации оказалось необходимым не только создать специальные метеорологические службы (авиационные и морские – повсеместно, а в отдельных странах еще и железнодорожные, автомобильные), но и развить новые отрасли прикладной метеорологии: авиационную и морскую метеорологию.

Многие атмосферные явления представляют опасность для воздушного и морского транспорта, некоторые же метеорологические величины для обеспечения безопасности полетов современных самолетов и плавания современных морских судов должны измеряться с особой точностью. Для нужд авиации и флота понадобились новые сведения, которыми раньше не располагали климатологи. Все это потребовало перестройки уже сложившейся было и успевшей стать «классической» науки климатологии. Влияние потребностей транспорта на развитие метеорологии за последние полвека стало решающим, оно повлекло за собой и техническое переоснащение метеорологических станций, и использование в метеорологии достижений радиотехники, электроники, телемеханики и т. п., а также совершенствование методов прогноза погоды, внедрение средств и методов предвычисления будущего состояния метеорологических величин (атмосферного давления, ветра, температуры воздуха) и расчета перемещения и эволюции важнейших синоптических объектов, таких, как циклоны и их ложбины с атмосферными фронтами, антициклоны, гребни и т. п.