Колпинов Н.И. – к.г.н., начальник АМСГ Ямбург,
Колпинова В.А. – синоптик I кат. АМСГ Ямбург
Воздушной частицей называют порцию воздуха, имеющую характерные свойства: температуру и влажность.
В синоптической практике при составлении прогноза погоды обычно приходится решать вопрос: откуда, с какой температурой и температурой точки росы придет воздух через некоторый интервал времени. По существу, необходимо определить, какая воздушная масса поступит в пункт прогноза. Воздушная масса характеризуется определенным состоянием стратификации и структуры ветра, которое определяет свойства воздушной частицы у земли. Воздушная масса смещается как одно целое. Хотя у земли воздушная масса обладает приблизительной однородностью свойств, ее состояние (температуру и влажность) нельзя охарактеризовать одним числом, поэтому мы используем термин «воздушная частица».
Построение траектории воздушной частицы у земли на 6 и 12 часов на кольцевой карте погоды часто вызывает трудности у синоптиков. Наиболее распространенная ошибка, приводящая к неверным прогнозам, - это построение траектории по предполагаемым линиям тока, которые определяются на кольцевой карте как промежуточное направление между изобарой и направлением ветра. Ошибочно также векторно складывать смещение по линии тока и смещение барического образования. Результаты подобных построении часто противоречат правилу ведущего потока.
Каждой синоптической ситуации присуща своя система линий тока. В теплом секторе циклона линии тока восходящие, приземный воздух движется от периферии к центру, а затем поднимается на теплом фронте до высоты 2 км. В антициклонах линии тока нисходящие от центра к периферии. Воздушная частица движется по линии тока, но в процессе движения она испытывает трансформации, перемешивается и, в результате тепло- и влагообмена в приземном слое, приобретает новые свойства, поэтому экстраполяция температуры воздуха и температуры точки росы по линии тока без учета трансформации некорректна.
Более корректная траектория воздушной частицы (переноса температуры и температуры точки росы) выполняется вместе с переносом синоптической ситуации, которая формирует воздушную частицу с данными свойствами.
Синоптическая ситуация теплого фронта в холодный период очень наглядно показывает, что траектория воздушной частицы (перенос свойств) на кольцевой карте не совпадает с линиями тока у земли. Перед фронтом ветер у земли направлен со стороны холодного сухого воздуха навстречу фронту. По логике формального переноса свойств воздуха по линии тока температура около фронта должна понижаться и воздух становиться более сухим потому, что линия тока берет свое начало в холодном и сухом воздухе. На практике происходит обратный процесс: температура перед фронтом постепенно повышается, а влажность увеличивается потому, что по высотам со стороны фронта идет адвекция теплого влажного воздуха, который, перемешиваясь с приземным воздухом, полностью меняет его свойства. Наиболее широко используемым способом физической экстраполяции является способ ведущего потока, предложенный В.М. Михелем и С.И. Троицким в начале 30-х годов прошлого века. «Центры приземных циклонов и антициклонов, атмосферные фронты, оси барических ложбин и гребней, воздушные частицы у земли перемещаются в направлении устойчивого воздушного потока над ними на уровне 4-6 километров со скоростью, пропорциональной скорости этого потока».
В курсе лекций по синоптической метеорологии Н.А. Дашко предложены следующие коэффициенты переноса по правилу ведущего потока:
Таблица 1.
Скорость потока на высотах, км/ч. |
Коэффициент переноса для уровней |
АТ-700 |
АТ-500 |
Менее и равно 30 |
1,5 |
1,2 |
30-35 |
1,2 |
1,0 |
35-45 |
1,0 |
0,8 |
45-55 |
0,8 |
0,7 |
55-85 |
0,7 |
0,6 |
85-100 |
0,6 |
0,4 |
Пример необходимых расчетов для построения траектории воздушной частицы на приземной карте погоды. Ведущий поток будем рассматривать по карте АТ-500 гПа.
- Определяем направление и скорость ведущего потока по карте АТ-500 гПа.
- Переносим направление ведущего потока на приземную карту погоды.
- Определяем длину траектории воздушной частицы у земли S=V500×k×t ,где, S – длина траектории воздушной частицы у земли, V500 – скорость ведущего потока, k – коэффициент переноса для этого уровня, определяемый по табл. 1, t – интервал времени, для которого производится расчет.
- Откладываем длину траектории от точки прогноза против направления ведущего потока, снятого с карты АТ-500 гПа.
Если прогнозируется изменение ведущего потока в интервале прогноза, то первую часть траектории строят по фактическому ведущему потоку (6ч.), а вторую часть траектории – по прогностической карте АТ -500 гПа (вторые 6ч.). Строить сразу по прогностической карте ведущего потока нельзя, так как поток меняется не сразу, а строить только по фактической нельзя, так как не будет учтено изменение направления и скорости ведущего потока. Аналогично можно производить расчеты по данным карты АТ-700 гПа, вводя соответствующие значения коэффициента переноса. Строить траекторию воздушной частицы на срок более 12 ч. нецелесообразно. Для построения траектории воздушной частицы на приземной карте можно также использовать историю процесса и прогностические карты. Направление переноса соответствует ведущему потоку, а скорость уточняется по смещению барических образований.
Эмпирическое правило ведущего потока проверено более чем 70-летней практикой и является основным правилом синоптики.
Использованная литература: Дашко Н.А. «Курс лекций по синоптической метеорологии», http://www.dvgu.ru
|