Задачи анализа карт погоды. Проведение изобар и изотенденций на приземных картах

Первое, что необходимо сделать при анализе, это придать карте погоды на­глядность. В процессе решения этой задачи определяются закономер­ности распределения метеорологических величин и географического положения синоптических объектов, т. е. циклонов и антициклонов, воздушных масс и фронтов, а также выявляются ошибки в нанесении данных и анализе предыдущих карт погоды. Вторая задача заключается в выявлении структуры синоптиче­ских объектов, их эволюции и перемещения, а также и выявлении тенденций в развитии синоптических процессов и в изменении условий погоды. Третья задача вычисление дополнительных характеристик, не­посредственно не наблюдаемых (горизонтальные градиенты давления и температуры, вертикальная составляющая скорости ветра и др.).

Проведение изобар является одной из важнейших операций при обработке приземных карт погоды. Изобары помогают наглядно пред­ставить закономерности пространственного распределения давления на уровне моря, а также положение циклонов, антициклонов и дру­гих барических систем. Тем самым вскрываются основные механизмы атмосферной циркуляции. Изобары проводят простым черным карандашом в виде непрерыв­ных плавных линий через 5 мбар (кратные 5, например 995, 1000, 1005 мбар и т. д.). На дополнительных (кольцевых) картах погоды крупного масштаба изобары проводят через 2,5 мбар. На основных картах погоды также иногда проводят изобары через 2,5.мбар и даже через 1 мбар, особенно когда требуется более точно определить по­ложение центра циклона или антицнклона при разреженных изоба­рах вблизи центра.

При проведении изобар осуществляют интерполяцию между зна­чениями давления на соседних станциях и учитывают направление и скорость ветра на этих станциях. Проводят сглаженные изобары, без излишней волнистости. При чрез­мерном сглаживании можно «не заметить» возникновения нового циклона или антициклона, часто начинающегося со сравнительно не­большого искривления изобар.

При обработке карты все изобары надписываются полным числом миллибар: разомкнутые изобары — с двух концов, замкнутые — в каком-либо одном месте, не перегруженном нанесенными на карту данными.

Обрыв изобар на краю карты рекомендуется делать вдоль одной прямой линии, а надписи выполнять одну под другой. Это придает карте большую аккуратность, позволяет быстрее на­ходить значение давления вдоль той или иной изобары. Изотенденции (изолинии барических тенденций) проводят через 1 мбар простым черным карандашом в виде тонких прерывистых линий без нажима, чтобы не перегружать карту пестротой изолиний. Изотенденции являются частным случаем изаллобар — линий, характеризующих изменение давления воздуха за определенный промежуток времени. При большой густоте изотенденций допускается проведение их через 2 мбар. Изотенденция 0 мбар проводится только при слабых изменениях давления на больших площадях. Изотенденции надписываются, причем отрицательные значения отмечаются знаком минус. В центре области падения давления крас­ным карандашом ставится буква П, а рядом справа проставляется значение максимального понижения давления с точностью до деся­тых долей миллибара. Аналогично в центре области роста давления синим карандашом ставится буква Р и проставляется значе­ние максимального повышения давления.

16. Выявление центров циклонов и антициклонов, обозначение их траекторий.

При выявлении положения центра циклона (Ц) или антициклона (А), помимо изобар, учитывается ветер: в центре Ц(А) наблюдается штиль, в окрестностях направление ветра должно соответствовать циклонической(антициклонической) циркуляции. Часто ограничиваются приближенным определением положения центра, полагая, что он совпадает с геометрическим центромобласти внутри первой замкнутой изобары, кратной 5. Если необходимо более точно определить положение центра, проводят промежуточные изобары через 2,5 или 1 мбар. Эти изобары проводятся более тонкими линиями, чем обычные изобары. При отсутствии достаточных данных о распределении давления полезно учитывать, что центр барической системы обычно смещен относительно геометрического центра в сторону более сильных ветров. Следует учитывать и то, что применяемые масштабы карт погоды и густота сети синоптических станций не позволяют определять положение центра Ц или А с точностью более 50 км. Наибольшее внимание необходимо уделять случаям, когда радиус первой замкнутой изобары очень велик. Есть вероятность, что в пределах нее существует несколько центров давления, которые называются сопряженными, а если таких центров 3 и более, то называются многоцентровой циклонической или антициклонической системой. Часто несколько центров выявляется и без дополнительного анализа по изобарам, кратным 5. Выявление каждого центра многоцентровой системы позволяет более правильно провести линии фронтов, а в ряде случаев и более правильно определить дальнейшее развитие и перемещение системы. В центре каждого Ц на карте простым карандашом ставится буква Н, а в центре А – В. На основных картах погоды отмечается положение центров Ц и А в предыдущие сроки, наносится траектория их перемещения и указывается ожидаемое их смещение. Для этого на анализируемую карту погоды с предыдущих карт наносят положение данного циклонического или антициклонического центра, обозначая их зачерненными кружками, а антициклонов – светлыми кружками. Соединив кружки отрезками получаем траекторию смещения. Последний отрезок изображают в виде стрелки. При выполнении данной операции рекомендуется использовать все имеющиеся карты погоды за предыдущие сроки и внимательно следить за возникновением новых центров. При большом интервале времени между картами погоды можно ошибочно соединить не связанные центры. Над кружками, обозначающими положение центра 12, 24, 36 часов назад рекомендуется надписывать значение давления в центре в эти моменты времени, а под кружками – число и срок наблюдений. Ожидаемое премещение отмечается прерывистой стрелкой.

17. Выявление осадков, туманов и других характеристик погоды (подъем карты).

Ряд операций первичного анализа карт погоды проводится с применением цветных карандашей, чтобы привлечь внимание к наиболее важным характеристикам погоды. Эти операции иногда называют подъемом карты.

Зона облажных осадков сплошь закрашивается зеленым карандашом, зона туманов – желтым карандашом. Остальные явления погодв отмечаются условными знаками, более крупными, чем при нанесении данных на карту в соответствии с рекомендациями табл 1.

На картах погоды северного полушария обозначения такие же, как и на остальных картах, но зарницы, пыльные (песчаные) бури и пыльные (песчаные) вихри не отмечаются.

На картах одноцветной печати обозначения сходны с цветными, за исключением следующих:

Обычно на картах одноцветной печати приводится перечень условных обозначений с их изображениями.

Условные обозначения на картах погоды являются общими дл всех подразделений службы погоды.

Табл.1. Условные обозначения явлений погоды при анализе карт погоды

18. Последовательность операций при обработке карт погоды.

В основе синоптического метода лежит картографирование одновременных метеорологических наблюдений, т.е. составление карт погоды, или синоптических карт. Территория, для которой составляется карта погоды, может быть различной в зависимости от задач, поставленных для их последующего анализа. Кроме того, в зависимости от условий оперативной работы и задач первичного анализа может меняться последовательность обработки карт погоды. Иногда необходимо быстро проанализировать закономерности распределения только одного метеорологического элемента в определенном районе. В данном случае обработка карты будет начинаться с анализа именно этого элемента. В других случаях бывает целесообразно начать анализ с выявления центра циклона или с определения положения линии атмосферного фронта, влияние которых может сказаться на погоде. В обычных условиях работы рекомендуется такая последовательность обработки карты, чтобы предыдущие операции анализа подготавливали последующие и чтобы цветные карандаши применялись раньше черного во избежание загрязнения карты. Вот один из вариантов последовательности:

1. Едва заметно наметить некоторые изобары, определить положение центров циклонов и антициклонов, осей ложбин и гребней, что важно для анализа карты в целом и для последующего проведения линий фронтов.

2. Обозначить осадки и другие явления погоды в соответствии с рекомендациями. При этом зоны осадков закрашивают слегка, так как границы зон обложных осодков подлежат уточнению после проведения линий фронтов.

3. Провести изотенденции, надписать их и обозначить центры областей падения и роста давления.

4. Едва заметно простым черным карандашом наметить положение линий фронтов по признакам приземной карты погоды. После внесения поправок, основанных на учете характеристик карт барической топографии, аэрологических диаграмм и положения фронтов на предыдущих картах, линии фронтов проводятся окончательно цветными карандашами.

5. Окончательно оформить зоны оболожных осадков вдоль фронтов.

6. Окончательно провести и надписать изобары.

7. Отметить буквами положение центров циклонов и антициклонов, обозначить их траектории.

8. Проверить правильность всех надписей, включая число, месяц, год и срок, которому соотвествует карта. Карта подписывается синоптиком, производившим анализ.

Перечисленные опреации не явлются чисто мехпническими. При их выполнении синоптик одновременно проводит физический анализ атмосферных процессов. В результате уже при первичном анализе карт погоды у синоптика складывается определенное предстваление о предстоящих изменениях синоптического положения и условий погоды, т.е. подготавливается качественная основа прогноза погоды.

19. Обработка карт барической топографии.

Карты абсолютной топографии (AT). При обра­ботке карт AT выполняются следующие операции (часть из них от­носится только к картам определенного уровня).

Проводят и надписывают изогипсы. Изогипсы проводят не­прерывными черными линиями через 4 гп. дам (кратные 4). В отличие от изобар, изогипсы проводят не под углом к векторам ветра, а параллельно им, поскольку ветер выше слоя приземного трения обычно направлен по касательной к изогипсе. Выявляют и обозначают буквами центры высотных циклонов (Н) и антициклонов (В). Для более точного выявления положе­ния центра в необходимых случаях можно проводить промежуточ­ные изогипсы (более тонкими линиями). Проводят (без надписей) изотермы красными линиями через 2° С (кратные 2). Центр области тепла обозначают буквой Т (красным), центр области холода — буквой X (синим). Линии фронтов проводят только на картах АТ₈₅₀, так как на картах более высоких уровней зоны пересечения фронтальных по­верхностей с изобарическими более размыты. Проводят только те линии фронтов, которые обнаруживаются по признакам карты AT₈₅₀, т. е. не производится механическое пере­несение линий фронтов с приземной карты на карту АТ_8б0. Однако согласование положения линий фронтов на обеих картах обязательно. Основным признаком фронта на карте АТ₈₅₀ является резкое различие температур по обе стороны фронта.

При этом температура на картах AT, или изобарическая температура, обладает свойствами потенциальной температуры, т. е. является более устойчивой, или, как говорят, консервативной, характеристикой воздушной массы, чем обычная температура. При этом температура на картах AT, или изобарическая температура, обладает свойствами потенциальной температуры, т. е. является более устойчивой, или, как говорят, консервативной, характеристикой воздушной массы, чем обычная температура. Для случайной изобарической поверхности p=const можно переписать как Ѳ_p=k_pT_p, где k множитель имеющий постоянное значение для данной изобарической поверхности (таблица 3.3); T_p  - температура на изобарической поверхности, или изобарическая температура.

Коэффициенты перехода от изобарической температуры к потенциальной на стандартных изобарических поверхностях

На карте АТ₇₀₀ проводят и надписывают изаллогипсы, т. е. ли­нии равных изменений геопотенциальных высот поверхности 700 мбар за последние 12 или 24 часа. Изаллогипсы проводят через 4 гп. дам прерывистыми черными линиями без нажима. При обозначении ложбин или гребней штрих ставят в направле­нии оси от центра циклона или антициклона соответственно, а при обозначении волнового возмущения штрихи ставят параллельно на­правлению перемещения возмущения.

Карты относительной топографии (ОТ). Обычно обрабатывается только карта ОТ⁵⁰⁰₁₀₀; при ее обработке вы­полняются следующие операции.

Проводят и надписывают изогипсы черным карандашом через 4 гп. Дам (кратные 4)

Области замкнутых изогипс с наименьшими значениями Н⁵⁰⁰₁₀₀₀ в центре называются областями холода, и в их центрах черным ка­рандашом надписывают: «холод». Аналогично в центрах областей тепла. При проведении изогипс на картах ОТ учитывается термический ветер. Проводятся и надписываются изаллотермы, точнее — изаллогипсы относительных высот  = const, характеризующие измене­ния H⁵⁰⁰₁₀₀₀ за последние 12 или 24 часа. Изаллотермы проводят прерывистыми черными линиями, без на­жима, через 4 гп. дам, т. е. через 2° С.В центрах областей повышения температуры ставится буква Т с индексом, указывающим на максимальное повышение средней тем­пературы слоя (в гп. дам). В центрах областей понижения темпера­туры ставится буква X с индексом.

Переносят (копируют) линии фронтов с приземной карты по­годы. Проверяют все надписи, карта подписывается синоптиком. Если составляются карты ОТ⁷⁰⁰₁₀₀₀, ОТ³⁰⁰₁₀₀₀ и т. д., то их анализ производится аналогично анализу карты OT⁵⁰⁰_1000.

Карты термобарического поля (ТБ). Если на одни бланк карты нанести нзогипсы карты АТ₇₀₀ и нзогипсы карты OT⁵⁰⁰₁₀₀₀), то полученную карту называют картой термобарического поля тропосферы или, точнее, нижней половины тропосферы. Поскольку изогипсы карты ОТ⁵⁰⁰₁₀₀₀ характеризуют распределение средней температуры нижнего пяти километрового слоя, а изогипсы карты АТ₇₀₀ характеризуют не только барическое поле, но и направ­ления перемещения воздуха примерно в средней части этого слоя, то в целом карта термобарического поля удобна для определения пере­носов тепла и холода, т. е. адвекции тепла или холода в рассматри­ваемом слое. На карте термобарического поля изогипсы ОТ (изотермы) про­водят красным изогипсы AT — черным.

20.Выявление и исправление ошибок на картах погоды.

При анализе карт погоды встречаются ошибки в нанесенных дан­ных и предыдущего анализа карт погоды, которые необходимо выявить и исправить.

Выявление и исправление ошибок на приземных картах погоды Различают систематические ошибки (за счет неисправности прибора, неправильного определения высоты станции над уровнем моря и т. п.) и случайные ошибки (за счет неправильной записи показаний прибора, ошибок при кодиро­вании, передаче данных и при их нанесении на карту). ледует различать систематические ошибки и систематические отклонения тех или иных характеристик погоды на данной станции от показаний соседних станций, когда такие отклонения являются результатом нерепрезентативности станции. Выявление ошибок на картах погоды возможно только в случаях резких отклонений характеристик погоды. Неоднородность скорости ветра, рас­пределения ливневых осадков, гроз, туманов и ряда других локаль­ных явлений погоды не обязательно связана с ошибками. Поэтому недопустимы крайности. Нельзя оставлять без внимания сомнитель­ные данные, так как это может привести к ошибочному прогнозу, нельзя искусственно подгонять сложные действитель­ные условия погоды под идеализированные схемы.

Основным приемом выявления ошибок на картах погоды является сопоставление сомнительных с точки зрения синоптика данных с ана­логичными данными на соседних станциях на этой же карте или с дан­ными этой же станции па предыдущей карте. При выявлении ошибок для различных метеорологических величин следует учитывать раз­ные обстоятельства. Давление. Наиболее часты просчеты на 5 и 10 единиц в ту или другую сторону. Исправление производится по показаниям сосед­них станций с учетом давления на данной станции в предыдущий срок и значения барической тенденции. Барическая тенденция. Ошибка может быть как в знаке, так и в значении. Полезно сопоставить тенденцию с изменениями давления на той же станции от срока к сроку. Следует учитывать возможность резкого изменения барической тенденции после прохождения линии атмосферного фронта через станцию. Ветер. Рассматриваются только случаи, когда скорость ветра более 5 м/с и отклонение от барического закона ветра велико. Резкое усиление ветра в данном пункте может быть и не ошибкой, а связано с грозой» шквалом, прогреванием почвы в дневные часы летом. Температура. Ошибка может быть как в знаке (ошибка кодиро­вания), так и в значении (особенно просчеты на 5 и 10°С). При исправ­лении следует учитывать возможность прохождения линии фронта и местные влияния, а также со­поставить изменении температуры па данной станции от срока к сроку. Точка росы. Если температура точки росы выше температуры воздуха, то необходимо исправить или точку росы, или температуру. В однород­ной воздушной массе точка росы мало меняется от срока к сроку. Дальность видимости. Исправление производится только при явных ошибках с учетом характеристик погоды. Например, при ту­мане видимость не может быть более 1 км. Облачность и погода в срок наблюдения. Ошибочные данные вы­являются при сопоставлении с показаниями соседних станций и при несовместимости характеристик погоды па одной станции. Напри­мер, осадки не могут выпадать при отсутствии облаков; обложные осадки не выпадают из облаков кучевых форм, а ливневые — из слои­стых и т. п. Количество осадков. Количество осадков должно соответствовать сведениям о выпадении осадков в срок или промежуток между на­блюдениями. В отдельных случаях осадки могут быть не измерены или могут испаряться до измерения. Наиболее часто вместо милли­метров ошибочно кодируют деления измерительного стакана.

Выявление и исправление ошибок на вы­сотных картах погоды. На картах барической топогра­фии, как правило, наблюдаются лишь случайные ошибки, связан­ные с ошибками радиозондирования и вычисления высот изобариче­ских поверхностей, а также кодирования, передачи и нанесения данных.При редкой сети аэрологических станций выявить ошибки па вы­сотных картах достаточно трудно. В сомнительных случаях приме­няется сопоставление с соответствующими наблюдениями соседних станций, а также с наблюдениями данной станции в предыдущий срок. При этом применяется несколько приемов.

1.Проверяется соответствие изменений по данной станции зна­чений Н_р и Н^р₁₀₀₀ за последние 12 часов перемещению и эволюции высотных барических систем (например, гребней и ложбин) и тер­мических гребней и ложбин. 2. По средней температуре слоя с помощью аэрологической диа­граммы можно вычислить Н_р1^р2 или Н^р₁₀₀₀ и сопоставить с нанесен­ными данными. 3. Проводится согласование карт АТ, ОТ и приземной на осно­вании формулы Н_р= Н^р₁₀₀₀+h(p₀ – 1000). 4. Значения температуры Т и точки росы d_а на картах АТ сопо­ставляются с возможными изменениями этих величин, связанными с переносом воздуха.

В настоящее время при автоматическом вводе метеорологической информации в ЭВМ одновременно выполняется и контроль данных в целях исключения ошибок.

Исправление ошибок первичного анализа карт погоды. Одним из принципов синоптического анализа

является историческая последовательность анализа. Это означает, что географическое положение центров циклонов и антициклонов, а также линий фронтов па данной карте погоды по сравнению с их положением на предыдущей карте не должно противоречить проис­ходящим в атмосфере физическим процессам. Это, же относится и к стадиям развития циклонов, а также к согласованности анализа приземных и высотных карт. При правильном первичном анализе соблюдается преемственность анализа последовательных карт погоды. Если это сделать не удается, то возможны ошибки в анализе предыдущих карт погоды. Причинами ошибок могут быть: отсутствие достаточной метеорологической ин­формации, неправильное нанесение на карту данных, недостаточная квалификация синоптика и неправильное объяснение им некоторых явлений погоды. После выявления ошибок в данных наблюдений или в анализе предыдущих карт погоды необходимо внести исправления и сделать пометку об этом на бланке карты. Иначе неисправленные ошибки могут привести к ошибкам при последующем использовании карт в ис­следовательских или оперативных целях.