Глава 12 Наблюдение погоды

До XIX века человек не имел представления о том, что определенные, циклы, влияющие на погоду, короче, чем сезоны времен года. В то время фронты и силы, приводящие их в движение не рассматривались и не обсуждались. Постепенно наблюдение и изучение процессов привело к пониманию и даже достаточно достоверным прогнозам погоды на короткий период времени в местных масштабах. Для долгосрочных прогнозов не хватало связи на длинные расстояния, а также необходимых глобальных наблюдений погоды. Теперь с использованием космических спутников земли и метеорологических станций, оснащенных коротковолновыми радиостанциями, мы можем получить общую картину погоды на планете. Даже, если учесть, что предсказания погоды верны не на 100 %, все равно это уже не тайна за семью замками.

В последние пару десятилетий информация о погоде стала доступна любому в наиболее развитых странах. Информацию о погоде можно получить, не выходя из дома по компьютерной сети или даже в последних телефонных системах. В этой главе мы сделаем обзор источников информации о погоде, а также рассмотрим основные принципы прогнозирования погоды, основываясь на личных наблюдениях, знаниях и по картам погоды.

Чем больше мы изучаем погоду, тем лучше и точнее мы можем предсказать ее. Для пилотов высочайшего класса это привычный процесс. Информация в этой главе поможет вам преодолеть последнюю ступень в вашем мастерстве как пилота.

Циклы погоды

Одна из очень важных вещей, которую должен сделать пилот для того, чтобы стать мудрым в смысле погоды, надо часто просматривать карты погоды и сравнивать, какие условия сейчас и что прогнозируют. После нескольких месяцев таких занятий вы станете способны самостоятельно работать в этом направлении. После нескольких сезонов вы сможете выбирать лучшие летные дни, не выходя из дома.

Наблюдение за погодой в течение длительного периода времени даст нам понятие о циклах. Нельзя надеяться, что погода строго регулярно повторяется, но в течении шести или семи дней цикличность существует, а некоторые более крупные процессы следуют друг за другом в течение месяца или двух. Например, холодный фронт будет проходить во вторник, за ним следует теплый в субботу, за ним другой холодный в следующий вторник и так далее. Узнавать такие циклы, если они есть, можно с помощью метеорологов.

На территориях, характеризующихся проходом фронтов, полезно понимать природу постфронтальных условий. Например, после теплого фронта, скорее всего в северном полушарии, мы встретим южные ветры и теплый, влажный воздух. После холодного фронта, северные или западные ветры и ясный, прозрачный воздух. Рисунок 220 показывает, как в холодном секторе за фронтом меняются условия. Наблюдая за изменением условий в предполагаемом районе полетов, мы уже на что-то можем надеяться.

Рис. 220. Условия после прохождения холодного фронта

Мы можем перенести эту логику на другие территории и другие погодные системы. Главное, что необходимо помнить: погода до некоторой степени циклична и широкомасштабные характеристики повторяются. Запомните, результаты прошлой погодной ситуации помогают нам понять условия сейчас. Мы должны также помнить, что ветры под барической системой высокого давления, в основном, слабые, а в циклонах более сильные.

ПОГОДА И БАРОМЕТР

Для серьезных пилотов, изучающих погоду, барометр является потенциальным помощником в прогнозах, когда он используется вместе с указателем ветра. Пилоты часто используют высотомер с функциями барометра для этого, поэтому они всегда оснащены для предсказания погоды. Таблица ниже дает вам достаточно информации практически по любой ситуации. Но всегда надо учитывать местные эффекты, такие как морские бризы и долинные ветры.

Эта таблица разработана для северного полушария на уровне моря. Для южного полушария меняются направления ветров южный и северный, а вот западное и восточное направления не меняются. Для высоты отличной от 0 к показаниям вашего барометра добавляется 10 гПа на каждые 100 м высоты над уровнем моря. Смысл этой таблицы в том, что барометр показывает приближение или проход барических систем и фронтов. Направление ветра указывает, где мы находимся относительно циклонов и антициклонов, которые определяют здесь погоду. Например, первая строка в нашей таблице с высоким и стабильным давлением и западным ветром говорит о том, что мы в ячейке с высоким давлением и в дальнейшем ветер довернет до юго-западного и принесет нормальную ясную погоду.

Если показания барометра изменяются быстрее или медленнее, чем указано в таблице, но в других отношениях уровень давления и ветер согласуются, то предсказания погоды раньше или позже исполняться в соответствии с указанными в таблице. Мы должны всегда учитывать такие предсказания с долей остроумия конечно, ведь для прогнозирования погоды используются вычислительные машины с огромным количеством данных и то небольшой нюанс может многое изменить. Ячейка давления может увеличиваться, фронт может остановиться или вулкан может закрыть солнце. Но в основном, эта таблица чаще права и помогает.

ПРИМЕТЫ ПОГОДЫ

Очень давно, когда еще не было науки метеорологии, люди прогнозировали погоду только опираясь на личные наблюдения и опыт поколений. Некоторые из них включены в главу 3, другие, такие как поведение насекомых, например, не приводятся здесь. Ниже перечислены приметы, только базирующиеся на основных метеорологических принципах.

Приметы погоды

Ожидайте неустойчивую погоду и дождь когда:

• Давление понижается.

• Ночная температура необычно высока.

• Облака движутся на различных уровнях в различных направлениях.

• Присутствует гало вокруг солнца или луны.

• Присутствуют неупорядочные перистые (Ci) облака.

• Гроза развивается в западный ветер.

• Летом после обеда темные облака.

• Кучевые (Си) облака развиваются очень быстро.

• Облака (кучевые или слоистые) становятся ниже.

Ожидайте затяжные осадки когда:

• Погода неустановившаяся (см. выше) и ветер южный иди юго-восточный (север, северо-восток в южном полушарии) с падением давления.

• Ветер юго-восточный, северо-восточный с падением давления.

• Грозы развиваются при южном — юго-восточном (север — северо-восток южнее экватора) ветре.

Ожидайте ясную погоду когда:

• Давление поднимается или остается постоянным. Ветер меняется на западный или северо-западный (юго-западный в южном полушарии). Температура падает.

• Облачность уменьшается после 15–00 или 16–00. Утренний туман пропадает в течение двух часов после восхода солнца.

• Легкий бриз с запада или северо-запада (юго-запада южнее экватора): Красный закат.

Большинство из этих основных правил вы сами можете объяснить, руководствуясь материалами предшествующих глав.

Добавим здесь, что причиной гало вокруг солнца или луны является высокий, тонкий слой перисто-слоистых (Cs) облаков, преломляющий свет. Этот слой облаков сигнализирует о приближении теплого фронта. С его приближением облака опускаются и делают гало меньше. Чем ближе и больше закрывается гало, тем скорее пойдет дождь.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ О ПОГОДЕ

Используя технологии XXI века обеспечивается доступ к огромным объемам информации не только для ученых, инженеров, но и для всех желающих. Информация о погоде — яркий этому пример. В настоящее время метеосводку можно получить в любом объеме на любое время и на любую местность. Пилоты имеют дополнительные источники информации, подготовленной с учетом авиационной специфики.

Ниже следует список источников информации о погоде в порядке их важности для пилотов:

1. Авиационные службы погоды в аэропортах и государственные станции.

2. Обслуживание через сеть персональных компьютеров, доступное по подписке.

3. Информация по радио и телефону.

4. Метеокарты в газетах или службах погоды (в аэропортах или университетах).

5. Метеосводки по широковещательному радио.

Комментарии: каждый из этих источников имеет различную степень доступности в различных странах.

Например, № 1 требует лицензии пилота в некоторых странах, в то время как № 3 не имеется во многих странах.

Вы должны навести справки в авиационном объединении, что и как доступно в вашем регионе. Пилоту постоянно необходим доступ к информации о погоде.

В США, например, информацию о погоде пилоты могут получить по телефону от правительственной службы. Это называется IVRS и ей легко пользоваться. Набрав номер — код на вашем телефоне, вы можете получить информацию о погоде в любом районе страны. Для получения информации о пользовании IVRS позвоните $ ваш местный аэропорт или Службу полетов в телефонной книге.

Компьютерные системы могут быть соединены с государственной службой погоды, как в США. Эта система называется DUAT. Полистайте авиационные или компьютерные журналы в вашей стране, чтобы узнать, как можно пользоваться подобной системой.

Пункты № 3–5 в основном разрабатываются для всеобщего пользования. Информация, полученная по ним, не всегда достаточна для пилотов в деталях. Однако, имея знания и опыт, можно читать между строк. Важно знать значение слов, используемых в сводках. Например, в США термины легкий и переменный используют для индуцируемых термической деятельностью изменяемых ветров с очень слабым основным ветром. Рассеянные облака или частично-облачный обычно так говорят о термических кучевых облаках и хорошем парении. Свежий — говорят о ветрах более 35 км/час и порывистых. В некоторых странах вы можете получить список с различными стандартными терминами, используемыми в сводках погоды.

КАРТЫ ПОГОДЫ

В главах 4 и 5 мы рассматривали движение фронтов и барических систем по изобарам, нанесенным на карты погоды. Такие карты обновляются каждые 3 часа и составляются для условий на поверхности, 850 гПа (примерно 1500 м), 7000 гПа (примерно 3000 м), 500 гПа (примерно 5500 м). На рисунке 221 изображены погодные карта США поверхностная и 700 гПа. Отметим, что чем выше, тем проще получается модель, изображаемая на карте.

Рис. 221. Карта погоды

Из этой карты мы можем извлечь такую информацию: наличие барических систем и фронтов, а также выпадение осадков (дожди возле фронтов и в циклонах). Мы можем также сделать выводы о направлении и скорости ветра по размещению изобар и расстоянию между ними (глава 5).

Ветер очень важен для пилотов и обычно на картах погоды указывают его направление и скорость. Направление ветра изображается "стрелкой" с оперением (рис. 222).

Рис. 222. Символ ветра на картах погоды

Оперение указывает скорость ветра: длинная риска обозначает 10 узлов, короткая — 5, а сплошной треугольник 50 узлов (1 узел — 1,85 км/час).

На поверхностной карте каждая метеостанция отмечается стрелкой ветра и другими символами вокруг нее. Эта группа символов расшифровывается так, как показано на рисунке 223. Мы научились распознавать символ ветра, распространение облаков, их тип и тип выпадающих осадков. Также температура и точка росы, необходимые для расчета высоты базы облаков (глава 3).

Рис. 223. Символы карты погоды

Стоит также отметить давление и его изменение, которые важны для того, чтобы оценить изменение погодных условий в ближайшее время.

Символы облаков, наносимые на карту, приведены в таблице типов облаков (глава 3). Ниже изображены символы различных форм осадков.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРЯЩИХ УСЛОВИЙ

Пилоты, которые готовятся к полету, еще до него, хотели бы знать что их ждет в воздухе. Для этого используются такие показатели, как индекс термичности, индекс восходящих потоков, Киндекс, и trigger time (время, когда исчезает приземная инверсия). Ниже мы расскажем о каждом из них.

Индекс термичности является показателем нестабильности воздуха. Для его определения используются ожидаемая температура у земли и температура на высоте. Для этого может быть использована температура на любой высоте, но обычно берут при 850 гПа (примерно 1525 м) и 700 гПа (3050 м). Теперь мы берем ожидаемую температуру у земли и вычитаем из нее изменение температуры порции воздуха, поднявшейся на заданную нами высоту. До тех пор, пока не образуются облака, это 1° на 100 м. Вычтя из подсчитанного числа измеренную температуру на высоте, получим индекс термичности. Для ясности приведем пример расчета.

Давайте представим, что предполагаемая наибольшая температура днем будет 30 °C. Температура при 850 гПа (1525 м) — примерно 11° и при 700 гПа (3050 м) — +4°. Также давайте допустим, что мы находимся на высоте 305 м над уровнем моря. Сначала считаем разность высот 1525 — 305 = 1220 м. таким образом порция воздуха, поднявшаяся на 1220 м охладится на 1 °C х 12,2 = 12,2 °C. Вычитая это значение из 30° получим 17,8 °C — это расчетная температура на высоте 1525 м. Теперь вычитаем из измеренной 11° расчетную 17,8° и получаем -6,8 °C.

Это и есть термический индекс приведенный к высоте 1525 м.

Вычислим тоже только для высоты 3050 м. Разность высот — 2745 м. Расчетное охлаждение на 27,5°. Температура расчетная — 2,5°. В таком случае термический индекс приведенный к высоте 3050 м будет равен (4° — 2,5°) + 1,5°. Знак плюс говорит о том, что воздух стабилен, потому что на самом деле он на этой высоте теплее, чем может быть поднявшаяся порция воздуха. Термики не могут достигать высоты 3050 м.

Отрицательное значение индекса говорит о развитии термичности. Чем больше модуль этого числа, тем сильнее термичность. Индекс термичности зависит от выбранной вами высоты для расчета.

В этом смысле для расчета изо дня в день желательно брать одну высоту, чтобы можно было сравнивать уровень термичности по индексу.

Индекс восходящих потоков — это специальная форма индекса термичности. В то время, как последний расчитывается для любой высоты, то индекс восходящих потоков всегда считается для 5500 м. В связи с тем, что он считается для одной высоты, мы можем по его значению оценить стабильность атмосферы.

Рейтинг индекса восходящих потоков.

Индекс восходящих потоков ∙ Стабильность атмосферы

10 и более ∙ Очень стабильная

от 5 до 10 ∙ Стабильная

от 1 до 5 ∙ Ограниченно стабильная

0 ∙ Нейтральная

от -1 до -5 ∙ Ограниченно нестабильная

от -5 до -10 ∙ Стабильная

— 10 и менее ∙ Очень нестабильная

Индекс восходящих потоков обновляется каждые 12 часов в США и узнать его можно в авиационной службе погоды. Он особенно полезен в районах пустынь, где слой инверсии отсутствует. В районах с влажным климатом с низкой базой облаков, расчет индекса термичности дает больше информации о термической активности на малых высотах.

Киндекс используют как метод оценки вероятности грозы в дополнение к индексу термичности во влажных районах. Таблица ниже объясняет его.

Рейтинг индекса К

Индекс К ∙ Вероятность грозы

15-20 ∙ Менее 20 %

21 — 25 ∙ 20–40 %

26 — 30 ∙ 40–60 %

31-35 ∙ 60–80 %

36-40 ∙ 80–90 %

более 40 ∙ 100

Мы можем комбинировать индекс восходящих потоков и К индекс чтобы получить наиболее полную картину погоды и парящих условий (таблица ниже).

Прогнозирование по индексам

Последний фактор в наших предсказаниях парящих условий — это trigger температура. Как рассказывалось в главе 9, инверсия у земли часто является причиной, задерживающей термическую активность до тех пор, пока мощность термиков не достигнет такой величины, что они будут способны пробить слой инверсии. Время, которое для этого понадобится, очень важно для определения, когда пойдут нормальные термические потоки.

Ранее этот процесс начинается у вершин горных массивов. Как показано на рисунке 174, температура постепенно поднимается к trigger температуре. Если мы знаем ее, утренний градиент температуры и изменение температуры от прогрева поверхности, мы можем рассчитать trigger время. Это время можно также узнать из службы погоды. Расчет показан в приложении V.

ЧТЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ

Так же как Шерлок Холмс, спортивные пилоты обращают внимание на все детали. Они принимают в расчет и погоду, и особенности поверхности. Пилоты, летающие в знакомом месте, должны иметь хороший план полета в зависимости от ветра. Часто простая сводка о скорости и направлении ветра будет достаточна для определения погоды на хорошо известной территории и ее пригодности для полета.

Характеристики ветра могут привести к отсрочке полета. Знающие пилоты особенно следят за этим фактором. Отметим, что при полетах в горах склоны, которые направлены преимущественно на ветер, будут более предпочтительны для полетов, другие склоны менее предсказуемы.

Вместе с характеристиками ветра очень важна информация о стабильности воздуха. Ее можно получить из метеосводок, расчетов (см. выше) или наблюдений. Слоистые облака указывают на стабильные условия, в то время как кучевые — на нестабильные. Ясные солнечные дни обычно приносят нестабильность различной степени. Если воздух холодный и солнечная, ясная погода, то с большой долей вероятности можно ожидать нестабильные условия. Дым, стелющийся у земли, и дымка говорят о стабильном воздухе, в то время как дым, поднимающийся на большие высоты, указывает на обратное. Парящие птицы и быстрое изменение направления ветра — знаки нестабильности и термичности.

Мы можем с полным основанием ожидать турбулентность при нестабильных условиях и сильном ветре.

Изменения ветра по ощущениям, показаниям анемометра, состоянию водной поверхности и листьям на деревьях могут предупредить о турбулентности. Турбулентность среза встречается при значительном отличии скорости и направления ветра по месту или высоте.

Градиент скорости ветра может быть очень значительным, сильное изменение ветра может отмечаться уже на 10–15 метрах над землей. Знание этого изменения особенно необходимо при заходе на посадку. Иногда изменение направления ветра с высотой может подсказать дрейф термических потоков. Вышесказанное больше относится к безопасности полетов. Опытный пилот в этом также увидит пути обнаружения термических потоков. Склон, стоящий на пути ветра, создает динамический восходящий поток и может подсказать местоположение термических потоков. Так же хорошо на это могут указывать кучевые облака и места на поверхности, являющиеся потенциальными генераторами термических потоков. Возможность конвергенции часто распознается по особенностям поверхности и облакам. В заключение, это же хочется сказать и о волнах.

ПРИМЕРЫ

С целью проверить как усвоены знания, полученные после прочтения этой книги, давайте проэкзаменуем себя на некоторых гипотетических ситуациях. Рисунки 224–226 указывают на многие эффекты поверхности и различные условия. Первый — нестабильные условия и слабый ветер, второй — стабильные и слабый ветер, третий — стабильные условия с сильным ветром.

Посмотрим внимательно на рисунок 224. Мы видим дым в долине, который указывает на скорость и направление ветра (слабый вдоль долины). Дым указывает на легкую турбулентность и расширяется с подъемом. Возможен небольшой градиент скорости ветра. Присутствуют термические потоки, на это указывают отдельные кучевые облака (В).

Рис. 224

Надеемся найти подъем везде, где термические потоки, но сильную турбулентность ожидаем только вблизи сухой прогретой поверхностью (С) и высокого кучевого облака (D). Термики над С маленькие и интенсивные, в то время, как гроза (D) создает сильные порывы, которые распространяются от земли до тучи. Продвигаясь по долине, гроза может принести усиление ветра и смерчи перед собой. Можно надеяться на восходящие потоки в местах, обозначенных Е, где поверхность контрастная и способствует образованию термиков. Во время приближения грозы термики могут быть подавлены задолго до её прихода. Хорошие термические потоки можно также найти над возвышенностями (F). Отметим возможные несильные нисходящие потоки над лесистыми территориями (G) и водной поверхностью (Н). Полет вблизи города не всегда безопасен, особенно перед грозой. В заключение обратим внимание на парящую птицу (I), которая указывает на местоположение термика.

На рисунке 225 — безоблачно и стабильно. Это приводит к большой разнице температур между берегом (А) и лесом (В) или водой (С). По этой причине возникают местные циркуляции в форме морского бриза D и потоков в районе границы берега и леса Е. Восходящий поток над линией F — G может быть достаточно мощным потому, что это зона конвергенции. Однако прогрев долины инициирует ветер на склон на всем протяжении гор (Н) так, что поток из леса на берег будет пропадать в течение дня. Мы должны отметить, что такие циркуляции могут быть и в нестабильных условиях тоже, однако, термичность может сделать циркуляцию неустойчивой.

Рис. 225

Ветра вниз по склону можно ожидать вечером.

Изучив рисунок 226, мы можем заметить различные ситуации. Сильный ветер в долине, отклоняющий дым (А), причем скорость и направление по высоте изменяется, как показано на В. Вообще то изменение направления ветра не способствует волнообразованию, но здесь ветер в долине имеет такое направление из-за ее узости и длины.

Рис. 226

При отдалении от земли можно ожидать более спокойное состояние воздуха, но здесь мы видим сильную турбулентность в С. Особое внимание надо обратить на места за холмами (D) и за деревьями (Е), где скорее всего можно встретить сильную турбулентность. Слоистые облака (F) могут блокировать солнце и этим увеличивать стабильность так же, как сопровождать срез потоков на высоте. Также четкая граница облаков может производить тепловой фронт в легкий ветер.

Динамический восходящий поток можно ожидать вдоль всего склона справа, но обратить особое внимание на ущелья (G). По lenticular облакам (Н) угадывается наличие волн, и они, возможно, распространяют до точки I. Как подсказывает облако J за. склоном К расположился ротор.

ИТОГИ

В этой главе мы учились делать краткосрочные прогнозы по картам, метеосводкам и собственным наблюдениям. Большую роль в этом играет местный фактор. Летая, мы учимся наблюдать, думать, делать выводы. Все пилоты должны быть прилежными учениками природы — это залог безопасности и высоких спортивных результатов. Наблюдательность — ключ к этому.