.

Вы здесь

Приложение 11. О наблюдениях за ветром и волнением

Приложение 11. О наблюдениях за ветром и волнением

28.06.2015 Автор: 61

        
В книге К.А.Колса достаточно много внимания уделено вопросам
гидрометеорологических наблюдений в море и на береговых станциях.
Однако некоторые выводы и рекомендации автора не совсем правильны
или противоречат действующим в настоящее время наставлениям
и инструкциям. По этой причине ниже приведены некоторые сведения,
которые должны помочь яхтсменам правильно разобраться в погодных
условиях.

        
Визуальные наблюдения за волнением. Для определения
высоты волны целесообразно пользоваться следующим проверенным
многолетней практикой приемом (см. Наставление гидрометеорологическим
станциям и постам, вып. 9, ч. 3.- Л.: Гидрометеоиздат, 1971):
при сильном волнении (отдельные крупные гребни проектируются
на линии горизонта) наблюдателю следует по возможности расположиться
на такой высоте, с которой, находясь в ложбине, он видит гребни
на одной линии с горизонтом. В этом случае высота волны будет
равна высоте глаза наблюдателя над ватерлинией.

        
Сопоставление синхронных визуальных наблюдений за волнением
с инструментальными измерениями с помощью волнографов позволило
определить достоверность наблюдений, выполняемых с различных
судов. Естественно, что с судов различного размера неодинаково
оценивают одно и то же волнение. При наблюдениях с малых судов,
яхт, катеров и т п. моряки, как правило верно определяют волнение
высотой до 4-5 м (рис. 62).

        
Более сильное волнение обычно завышается, и это не удивительно,
так как на малом судне наблюдатель находится на высоте от
2 до 4 м над уровнем моря.

         Рис. 62.
Соотношение между высотами волн, наблюдаемыми визуально (h_b)
и измеренными (h_u).

         Отрезками
прямых показаны значения среднего квадратического отклонения
данных наблюдений. Штриховая линия - зависимость h_b = h_u.

         Из рис. 62, в частности, видно, что волны высотой 8 м наиболее
часто оцениваются как 10-11-метровые, т. е. завышаются на
20-30%. Приведенный график показывает среднестатистическое
соответствие визуальных наблюдений и инструментальных измерений
высот волн 3-процентной обеспеченности. В каждом конкретном
случае наблюденная высота волны может быть как выше, так и
ниже ее действительного значения.

        
Период волны следует определять по колебаниям на волнах какого-либо
предмета, пятна пены или птицы (если за гребнями волн этот
предмет не скрывается) или по колебаниям самой яхты, лежащей
в дрейфе. Когда предмет или яхта находятся на гребне волны,
включают секундомер. После того как пройдет 11-й гребень последовательно
идущих волн, секундомер выключают и зафиксированное значение
времени делят на 10. Полученое число будет соответствовать
среднему периоду волны.

        
Измерения ветра. На метеостанциях в соответствии с действующими
наставлениями значения скорости ветра осредняются за 10 минут.
Однако на некоторых судах скорость ветра измеряется ручным
анемометром в течение 1 минуты или 100 секунд. При визуальном
определении силы ветра по состоянию поверхности моря (в баллах
шкалы Бофорта) оценивается ветер на некоторой достаточно большой
площади, при этом время осреднения составляет от одной до
нескольких минут. В некоторых зарубежных бюллетенях и справочниках
приводятся данные по скоростям ветра, осредненным за 1 час.
Результаты статистической обработки данных измерений скоростей
ветра в различных районах Мирового океана показали, что чем
меньше время осреднения ветра, тем больше значение его скорости.
Так, по данным Межправительственной морской консультативной
организации (ИМКО) отношение скорости ветра, осредненной за
1 минуту и скорости ветра, осредненной за 10 минут, к скорости
ветра осредненной за 1 час, равно соответственно 1,18 и 1,06.

         Измерения
ветра производятся на высоте 10 м над поверхностью суши независимо
от высоты расположения метеостанции над уровнем моря. На судах
измерения обычно производятся на высоте мостика или на высоте
топа мачты, следовательно, в зависимости от типа и размеров
судна на высотах от 2 до 40 м. Соотношение между скоростями
ветра, измеренными на разных высотах (так называемый профиль
ветра), зависит от абсолютной скорости ветра и стратификации
атмосферы, которая в свою очередь может быть определена по
разности между температурой поверхности воды и температурой
воздуха над ней. Данные рис. 63 позволяют перейти от скорости
ветра, измеренного на высоте z, к скорости ветра на стандартной
высоте 10 м или на любой другой высоте. Например, ветер на
высоте 25 м будет в 1,08-1,12 раза больше, чем на высоте 10
м. В некоторых работах имеются подробные таблицы, по которым
можно более точно (с учетом стратификации атмосферы) перевести
ветер, измеренный на некоторой высоте, к другой высоте. Кривые
на рис. 63 построены для нейтральной стратификации атмосферы;
при неустойчивой (температура воды выше температуры воздуха)
и устойчивой (температура воды ниже температуры воздуха) стратификации
зависимость v_z / v_10 от z ненамного отличается от зависимости,
показанной на рис. 63.

         Рис.
63. Зависимость отношения скорости ветра, измеренной на высоте
z, к скорости ветра, измеренной на стандартной высоте 10 м,
от высоты измерения.

1 - штормовой ветер (более 40 узлов),        
2 - слабый и умеренный ветер (менее 15 узлов).

         Как правило, скорость ветра, измеренная над сушей (v_c), меньше
скорости ветра, измеренной в море (v_m). Различия объясняются
неодинаковым коэффициентом шероховатости над сушей и над морем
и другими причинами. Только в последние годы были выполнены
специализированные синхронные измерения ветра на суше и на
море (с судов, автономных буев и буровых платформ), которые
позволили обосновать переход от v_c к v_m. Отношение v_м к
v_с изменяется от 1,1 до 1,7, а для слабых ветров - до 2,0
и более. Для ориентировочных расчетов можно пользоваться данными
рис. 64. Из рисунка видно, что отношение v_м к v_c тем больше,
чем меньше скорость ветра. При скоростях ветра 20 узлов и
более оно не превышает 1,1.

         Данных по соотношению между ветром на море и на суше в зависимости
от направления гораздо меньше. Однако можно считать, что наибольшие
различия наблюдаются при ветре вдоль берега - отношение v_м
к v_c в среднем достигает 1,7, при ветре с моря или с суши
это отношение, как правило, не превышает 1,6 и в среднем равно
1,3.

        
При сопоставлении синхронных наблюдений на суше и на море
следует иметь в виду, что в некоторых случаях возможны отклонения
от приведенных соотношений и даже их противоположный ход -
ветер над сушей больше, чем в море. Такие расхождения могут
быть связаны с прохождением фронтов или с бризовыми эффектами.
Наиболее четко бризы проявляются при отсутствии сильных ветров.
При бризах различие между ветром на море и на суше ночью несколько
больше, чем днем.

         Рис. 64.
Соотношение между скоростью ветра, измеренной на береговой
станции (v_c), и скоростью ветра, измеренной в море (v_м).

         Отрезками
прямых показаны значения среднего квадратического отклонения
данных наблюдений.

         Скорость ветра на картах погоды (в соответствии с международным
синоптическим кодом КН-01) указывается стрелкой, идущей к
центру кружка (кружком обозначается место проведения наблюдений)
по направлению ветра. Скорость ветра представляется в виде
оперения, наносимого у конца стрелки ветра. Одно большое перо
на стрелке соответствует скорости ветра 10 узлов малое - 5
узлов, треугольник - 50 узлов. Если данные о скорости ветра
отсутствуют, на конце стрелки ветра вместо оперения наносят
крестик. Если данные о направлении ветра отсутствуют, ветер
не наносят. При штиле кружок станции обводят другим кружком.

         Шкала Бофорта
для оценки силы ветра

         Во времена парусного флота пользовались множеством способов
оценки воздействия ветра на паруса, такелаж, рангоут и корпус
судна. В 1806 г. английский адмирал сэр Фрэнсис Бофорт (1774-1857)
ввел шкалу в 13 баллов (от 0 до 12), которая позволяла просто
определять силу ветра по его воздействию на парусное судно.
К тому времени существовало несколько шкал определения силы
ветра. Только в 1874 г. на I Международной конференции по
морской метеорологии с целью стандартизировать проведение
наблюдений было решено, что при отсутствии приборов для измерения
ветра силу ветра следует оценивать в баллах по шкале Бофорта.
В последующие годы шкала Бофорта уточнялась и изменялась.
В связи с исчезновением парусных судов с судоходных трасс
потребовалось разработать критерии, позволявшие с борта движущегося
парового судна по виду поверхности моря определить силу ветра.
В 1927 г. капитан П.Петерсен предложил словесную характеристику
состояния моря при различной силе ветра. Были также разработаны
критерии, позволявшие определить силу ветра по воздействию
на различные объекты на суше. В современном виде шкала Бофорта
и ее словесная характеристика была принята Всемирной метеорологической
организацией (ВМО) в 1927 г. и уточнена в 1939 г.

        
Вопрос соответствия 13 баллов шкалы Бофорта 9 баллам шкалы
состояния поверхности моря неоднократно обсуждался на сессиях
Комиссии по морской метеорологии ВМО. Споры не утихают до
сих пор. Предлагаются различные уточнения шкалы Бофорта. Однако
следует иметь в виду, что никакое изменение градаций скоростей
и их словесной характеристики не может сделать ее универсальной.
Сила ветра по шкале Бофорта определяется по виду взволнованной
поверхности, т. е. в конечном счете по площади, занятой пеной
и барашками, их количество в свою очередь связано со стадией
развития волнения, типом волнения, течениями, температурой
воды, погодой в момент наблюдения (снег, дождь, туман, солнце
и т. п.), наличием льда и т. д.

        
Ниже приводится принятая в настоящее время шкала Бофорта;
словесная характеристика ветра, соответствующая различным
баллам шкалы, дается по официальному тексту Государственного
комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды.
Эта шкала принята ВМО в 1939 г. и подтверждена в 1963 г. Для
сведения помещена также встречающаяся в литературе старая
шкала Бофорта для высоты 6 м над уровнем моря (так называемая
шкала Симпсона 1926 г.).

Boatportal.ru

logo