Определение облачности. Определение и запись общего количества облаков В чем измеряется облачность

По международной классификации различают 10 главных видов облаков разных ярусов.

> ОБЛАКА ВЕРХНЕГО ЯРУСА (h>6км)
Перистые облака (Cirrus, Ci) - это отдельные облака волокнистой структуры и белесоватого оттенка. Иногда они имеют очень правильное строение в виде параллельных нитей или полос, иногда же наоборот, нх волокна спутаны и разбросаны по небу отдельными пятнами. Перистые облака прозрачны, так как состоят из мельчайших ледяных кристалликов. Часто появление таких облаков предвещает изменение погоды. Со спутников перистые облака порой трудноразличимы.

Перисто-кучевые облака (Cirrocumulus, Cc) - слой облаков, тонких и просвечивающихся, как перистые, но состоящих из отдельных хлопьев или мелких шариков, а иногда как бы из параллельных волн. Эти облака обычно образуют, образно говоря, «кучевое» небо. Часто они появляются вместе с перистыми облаками. Бывают видны перед штормами.

Перисто-слоистые облака (Cirrostratus, Cs) - тонкий, просвечипающийсн беловатый или молочного оттенка покров, сквозь который отчетливо виден диск Солнца или Луны. Покров этот может быть однородным, как слой тумана, либо волокнистым. На перисто-слоистых облаках наблюдается характерное оптическое явление - гало (светлые круги вокруг Луны или Солнца, ложное Солнце и др.). Как и перистые, перистослоистые облака часто указывают на приближение ненастной погоды.

> ОБЛАКА СРЕДНЕГО ЯРУСА (h=2-6 км)
Они отличаются от сходных облачных форм нижнего яруса большой высотой, меньшей плотностью и большей вероятностью наличия ледяной фазы.
Высококучевые облака (Altocumulus, Ac) - слой белых или серых облаков, состоящих из гряд или отдельных «глыб», между которыми обычно просвечивается небо. Гряды и «глыбы», образующие «перистое» небо, сравнительно тонкие и располагаются правильными рядами или в шахматном порядке, реже - в безпорядке. «Перистое» небо обычно является признаком довольно плохой погоды.

Высокослоистые облака (Altostratus, As) - тонкая, реже плотная вуаль сероватого или синеватого оттенка, местами неоднородная или даже волокнистая в виде белых или серых клочьев по всему небу. Солнце или Луна просвечиваются сквозь нее в виде светлых пятен, порой довольно слабых. Эти облака верный признак небольшого дождя.

> ОБЛАКА НИЖНЕГО ЯРУСА (h По мнению многих ученых, слоисто-дождевые облака отнесены к нижнему ярусу нелогично, так как в этом ярусе находится только их основания, а вершны достигают высоты нескольких километров (уровни облаков среднего яруса). Эти высоты более характерны для облаков вертикального развития, и потому некоторые ученые относят их к облакам среднего яруса.

Слоисто-кучевые облака (Stratocumulus, Sc) - облачный слой, состоящий из гряд, валов или отдельных их элементов, крупных и плотных, серого цвета. Почти всегда имеются более темные участки.
Слово "кучевые" (от латинского "куча", "груда") обозначает скупченность, нагроможденность облаков. Эти облака редко приносят дождь, лишь иногда они превращаются в слоисто-дождевые, из которых выпадает дождь или снег.

Слоистые облака (Stratus, St) - довольно однородный, лишенный правильной структуры слой низких облаков серого цвета, очень похожий на туман, поднявшийся нал землей на сотню метров. Слоистые облака закрывают большие пространства, имеют вид рваных лоскутов. Зимой эти облака часто удерживаются весь день, осадки на землю из них обычно не выпадают, иногда бывает морось. Летом они быстро рассеиваются, после чего наступает хорошая погода.

Слоисто-дождевые облака (Nimbostratus, Ns, Frnb) - это темно-серые тучи, порой угрожающего вида. Часто ниже их слоя появляются низкие темные обрывки разорванно-дождевых облаков - типичные предвестники дождя или снегопада.

> ОБЛАКА ВЕРТИКАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

Кучевые облака (Cumulus, Cu) - плотные, резко очерченные, с плоским, сравнительно темным основанием и куполообразной белой, как бы клубящейся, вершиной, напоминающей цветную капусту. Они зарождаются в виде небольших белых обрывков, но вскоре у них формируется горизонтальное основание, и облако начинает незаметно подниматься. При небольшой влажности и слабом вертикальном восхождении воздушных масс кучевые облака предвещают ясную погоду. В противном случае они накапливаются и течение дня и могут вызвать грозу.

Кучево-дождевые (Cumulonimbus, Cb) - мощные облачные массы с сильным развитием по вертикали (до высоты 14 километров), дающие обильные ливневые осадки с грозовыми явлениями. Развиваются из кучевых облаков, отличаясь от них верхней частью, состоящей из ледяных кристаллов. С этими облаками связан шквалистый ветер, сильные осадки, грозы, град. Период жизни этих облаков короткий - до четырёх часов. Основание облаков имеет тёмный цвет, а белая вершина уходит далеко наверх. В тёплое время года вершина может достигать тропопаузы, а в холодный сезон, когда конвекция подавлена, облака более плоские. Обычно облака не образуют сплошного покрова. При прохождении холодного фронта кучево-дождевые облака могут формировать вал. Солнце сквозь кучево-дождевые облака не просвечивает. Кучево-дождевые облака образуются при неустойчивости воздушной массы, когда происходит активное восходящее движение воздуха. Эти облака также часто образуются на холодном фронте, когда холодный воздух попадает на тёплую поверхность.

Каждый род облаков, в свою очередь, подразделяется на виды по особенностям формы и внутренней структуры, например, fibratus (волокнистые), uncinus (когтевидные), spissatus (плотные), castellanus (башенкообразные), floccus (хлопьевидные), stratiformis (слоистооб-разные), nebulosus (туманнообразные), lenticularis (чечевицеобразные), fractus (разорван-ные), humulus (плоские), mediocris (средние), congestus (мощные), calvus (лысые), capillatus (волосатые). Виды облаков, далее, имеют разновидности, например, vertebratus (хребтовидные), undulatus (волнистые), translucidus (просвечивающие), opacus (непросвечивающие) и др. Далее различаются дополнительные особенности облаков, такие, как incus (наковальня), mamma (вымеобразные), vigra (полосы падения), tuba (хобот) и др. И, наконец, отмечаются эволюционные особенности, указывающие на происхождение облаков, например, Cirrocumulogenitus, Altostratogenitus и т.д.

Наблюдая за облачностью, важно на глаз определить по десятибалышй шкале степень покрытия неба. Чистое небо - 0 баллов. Ясно, на небе нет облаков. Если покрыто облаками не более грети небесного свода 3 балла, малооблачно. Облачно с прояснением 4 балла. Это значит, что облака покрывают половину небесного свода, но временами их количество уменьшается до «ясно». Когда небо закрыто наполовину, облачность 5 баллов. Если говорят «небо с просветами», имеют в виду, что облачность не менее 5, но и не более 9 баллов. Пасмурно - небо полностью покрыто облаками единого голубого просвета. Облачность 10 баллов.

Определение облачности производится визуально по 10-балльной системе. Если небо безоблачное или на нем имеется одно или несколько небольших облаков, занимающих менее одной десятой части всего небосвода, то облачность считается равной 0 баллов. При облачности, равной 10 баллам, все небо закрыто облаками. Если облаками покрыто 1/10, 2/10, или 3/10 частей небосвода, то облачность считается равной соответственно 1, 2, или 3 баллам.

Определение интенсивности света и уровня радиационного фона*

Для измерения освещенности применяются фотометры. По отклонению стрелки гальванометра определяется освещенность в люксах. Можно пользоваться фотоэкспонометрами.

Для измерения уровня радиационного фона и радиоактивной загрязненности используются дозиметры-радиометры ("Белла", "ЭКО", ИРД-02Б1 и др.). Обычно указанные приборы имеют два режима работы:

1) оценка радиационного фона по величине мощности эквивалентной дозы гамма-излучения (мкЗв/ч), а также загрязненности по гаммаизлучению проб воды, почвы, пищи, продуктов растениеводства, животноводства и т.д.;

* Единицы измерения радиоактивности

Активность радионуклида (А) - уменьшение числа ядер радионуклида за опреде-

ленный интервал времени:

[А] = 1 Ки = 3,7 · 1010 расп./с = 3,7 · 1010 Бк.

Поглощенная доза излучения (Д) составляет энергию ионизирующего излучения, переданную определенной массе облучаемого вещества:

[Д] = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад.

Эквивалентная доза облучения (Н) равна произведению поглощенной дозы на

средний коэффициент качества ионизирующего излучения (К), учитывающий биоло-

гическое действие различных излучений на биологическую ткань:

[Н] = 1 Зв = 100 бэр.

Экспозиционная доза (X) является мерой ионизирующего действия излучения, еди-

ницей которой является 1 Кu/кг или 1 Р:

1 Р = 2,58 · 10-4 Кu/кг = 0,88 рад.

Мощность дозы (экспозиционной, поглощенной или эквивалентной) - это отношение приращения дозы за определенный интервал времени к величине этого временного интервала:

1 Зв/с = 100 Р/с = 100 бэр/с.

2) оценка степени загрязненности бета-, гамма - излучающими радионуклидами поверхностей и проб почвы, пищи и др. (частиц/мин.·см2 или кБк /кг).

Предельно допустимая доза облучения составляет 5 мЗв /год.

Определение уровня радиационной безопасности

Определение уровня радиационной безопасности проводится на примере использования дозиметра-радиометра бытового (ИРД-02Б1):

1. Установить переключатель режима работы в положение «мкЗв/ч».

2. Включить прибор, для чего установить переключатель «выкл.- вкл.»

в положение «вкл.». Примерно через 60 с после включения прибор готов

к работе.

3. Поместить прибор в то место, где определяется мощность эквивалентной дозы гамма-излучения. Через 25-30 с на цифровом табло высветится значение, которое соответствует мощности дозы гаммаизлучения в данном месте, выраженной в микрозивертах в час (мкЗв/ч).

4. Для более точной оценки необходимо брать среднее из 3-5 последовательных показаний.

Показание на цифровом табло прибора 0,14 означает, что мощность дозы составляет 0,14 мкЗв/ч или 14 мкР/ч (1 Зв = 100 Р).

Через 25-30 с после начала работы прибора необходимо снять три последовательных показания и найти среднее значение. Результаты оформить в виде табл. 2.

Таблица 2. Определение уровня радиации

Оформление результатов микроклиматических наблюдений

Данные всех микроклиматических наблюдений фиксируются в тетради, а затем обрабатываются и оформляются в виде табл. 3.

Таблица 3. Результаты обработки микроклиматических

наблюдений

Степень покрытия небесного свода облаками называют количеством облаков или облачностью. Облачность выражается в десятых долях покрытия неба (0–10 баллов). При облаках, полностью закрывающих небо, облачность обозначается числом 10, при совершенно ясном небе – числом 0. При выводе средних величин можно давать и десятые доли единицы. Так, например, число 5,7 означает, что облака покрывают 57% небосвода.

Облачность обычно определяется наблюдателем на глаз. Но существуют и приборы в виде выпуклого полусферического зеркала, отражающего весь небосвод, фотографируемого сверху, либо в виде фотокамеры с широкоугольным объективом.

Принято оценивать отдельно общее количество облаков (общую облачность) и количество нижних облаков (нижнюю облачность). Это существенно, потому что высокие, а отчасти и средние облака меньше затеняют солнечный свет и менее важны в практическом отношении (например, для авиации). Дальше речь будет идти только об общей облачности.

Облачность имеет большое климатообразующее значение. Она влияет на оборот тепла на Земле: отражает прямую солнечную радиацию и, следовательно, уменьшает ее приток к земной поверхности; она также увеличивает рассеяние радиации, уменьшает эффективное излучение, меняет условия освещенности. Хотя современные самолеты летают выше среднего яруса облаков и даже выше верхнего яруса, облачность может затруднять взлет и поездку самолета, мешать ориентации без приборов, может вызвать обледенение самолета и др.

Суточный ход облачности сложен и в большей степени зависит от родов облаков. Слоистые и слоисто-кучевые облака, связанные с выхолаживанием воздуха от земной поверхности и со срав-нительно слабым турбулентным переносом водяного пара вверх, имеют максимум ночью и утром. Кучевообразные облака, связанные с неустойчивостью стратификации и хорошо выраженной конвекцией, возникают преимущественно в дневные часы и исчезают к ночи. Правда, над морем, где температура подстилающей поверхности почти не имеет суточного хода, облака конвекции также его почти не имеют или слабый максимум приходится на утро. Облака упорядоченного восходящего движения, связанные с фронтами, не имеют ясного суточного хода.

В результате в суточном ходе облачности над сушей в умеренных широтах летом намечаются два максимума: утром и более значительный после полудня. В холодное время года, когда конвек-ция слаба или отсутствует, преобладает утренний максимум, который может стать единственным. В тропиках на суше весь год преобладает послеполуденный максимум, так как важнейшим облакообразующим процессом там является конвекция.

В годовом ходе облачность в разных климатических областях меняется по-разному. Над океанами высоких и средних широт годовой ход вообще невелик, с максимумом летом или осенью и минимумом весной, Так, на о. Новая Земля значения облачности в сентябре и октябре – 8,5, в апреле – 7,0 б баллов.

В Европе максимум приходится на зиму, когда наиболее развита циклоническая деятельность с ее фронтальной облачностью, а минимум – на весну или лето, когда преобладают облака конвекции. Так, в Москве значения облачности в декабре – 8,5, в мае – 6,4; в Вене в декабре – 7,8, в августе – 5,0 баллов.

В Восточной Сибири и Забайкалье, где зимой господствуют антициклоны, максимум приходится на лето или осень, а минимум на зиму. Так, в Красноярске значения облачности составляют в октябре – 7,3, в феврале – 5,3.

В субтропиках, где летом преобладают антициклоны, а зимой – циклоническая деятельность, максимум приходится на зиму, минимум на лето, как и в умеренных широтах Европы, но амплитуда больше. Так, в Афинах в декабре 5,9, в июне 1,1 балла. Таков же годовой ход и в Средней Азии, где летом воздух очень далек от насыщения вследствие высоких температур, а зимой существует довольно интенсивная циклоническая деятельность: в Ташкенте в январе 6,4, в июле 0,9 балла.

В тропиках, в областях пассатов, максимум облачности приходится на лето, а минимум на зиму; в Камеруне в июле – 8,9, в январе – 5,4 балла, В муссонном климате тропиков годовой ход такой же, но резче выражен: в Дели в июле 6,0, в ноябре 0,7 балла.

На высокогорных станциях в Европе минимум облачности наблюдается главным образом зимой, когда слоистые облака, закрывающие долины, лежат ниже гор (если не говорить о наветренных склонах), максимум – летом при развитии облаков конвекции (С.П. Хромов, М.А. Петросянц, 2004).

Как известно, многие из отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспортные службы очень сильно зависят от оперативности, своевременности и надежности прогнозов федеральной метеорологической службы. Заблаговременное оповещение об опасных и особо опасных явлениях погоды, своевременность подачи штормовых предупреждений – всё это необходимые условия для успешной и безопасной работы многих отраслей хозяйства и транспорта. Так, например, долгосрочные метеорологические прогнозы имеют решающий вес при организации сельхоз производств.

Одним из самых важных параметров, определяющих возможность прогнозирования опасных погодных условий, является такой показатель, как высота нижней границы облаков.

В метеорологии, высота облаков - это высота нижней границы облаков над поверхностью земли.

Для понимания важности проведения исследований по определению высоты облаков, следует упомянуть тот факт, что облака могут быть разных типов. Для различных типов облаков высота их нижней границы может варьироваться в некоторых пределах, причем, выявлено среднее значение высоты облаков.

Итак, облака могут быть:

Слоистые облака (средняя высота 623 м.)

Дождевые облака (средняя высота 1527 м.)

Кучевые (вершина) (1855)

Кучевые (основание) (1386)

Грозовые (вершина) (средняя высота 2848 м.)

Грозовые (основание) (средняя высота 1405 м.)

Ложные перистые (средняя высота 3897 м.)

Слоисто-кучевые (средняя высота 2331 м.)

Высокие кучевые (ниже 4000 м.) (средняя высота 2771 м.)

Высокие кучевые (выше 4000 м.) (средняя высота 5586 м.)

Перисто-кучевые (средняя высота 6465 м.)

Низкие перисто-слоистые (средняя высота 5198 м.)

Высокие перисто-кучевые (средняя высота 9254 м.)

Перистые (средняя высота 8878 м.)

Как правило, измеряют высоту облаков нижнего и среднего ярусов, не превышающую 2500 м. При этом, определяют высоту самых нижних облаков из всего их массива. При тумане, считают, что высота облаков равна нулю, и, в данном случае, в аэропортах измеряется “вертикальная видимость”.

Для определения высоты нижней границы облаков используется метод светолокации. В России, для этих целей выпускается измеритель , в котором в качестве источника импульсов и света используется импульсная лампа.

Высота нижней границы облаков методом светолокации с использованием ДВО-2 определяется при помощи замера времени, которое требуется световому импульсу для прохождения пути от излучателя света до облака и обратно, а также преобразования полученного значения времени в пропорциональное ему значение высоты облаков. Таким образом, световой импульс посылается излучателем и, после отражения, принимается приемником. При этом, излучатель и приемник должны быть расположены в непосредственной близости друг от друга.

Конструктивно измеритель ДВО-2 представляет собой комплекс из нескольких отдельных приборов:

Передатчика и приёмника,

Линий связи,

Блока измерительного,

Пульта дистанционного.

Измеритель высоты облаков ДВО-2 может работать автономно с блоком измерительным, в комплекте с дистанционным пультом и в составе автоматизированных метеорологических станций.

Передатчик состоит из импульсной лампы, питающих её конденсаторов и параболического отражателя. Отражатель вместе с лампой и конденсаторами установливается в кардановом подвесе, заключенном в корпусе с открывающейся крышкой.

Приемник состоит из параболического зеркала, фотоприемника, фотоусилителя, также установленных в кардановом подвесе и находящихся в корпусе с открывающейся крышкой.

Передатчик и приемник должны быть размещены вблизи основного пункта наблюдений. На взлетно-посадочных полосах, передатчик и приемник устанавливаются на ближайших приводных радиомаяках с обоих концов полосы.

Блок измерительный, предназначающийся для сбора и обработки информации, состоит из измерительной платы, высоковольтного блока и блока питания.

Пульт дистанционный включает плату клавиатуры и индикации и плату управления.

Сигнал от приемника по двухпроводной потенциально развязанной линии связи с однополярными сигналами и номинальным током(20±5)мА передается в измерительный блок, а оттуда - в пульт дистанционный. В зависимости от комплектации, вместо пульта дистанционного для обработки и отображения на дисплее оператора сигнал может передаваться на центральную систему метеостанции.

Измеритель высоты облаков ДВО-2 может работать или непрерывно или по мере необходимости. Пульт дистанционный имеет последовательный интерфейс RS-232, предназначающийся для работы с компьютером. Информация от измерителей ДВО-2 может передаваться по линии связи на дистанции до 8 км.

Обработка результатов измерения на измерительном блоке ДВО-2 включает:

Осреднение результатов по 8-ми измеренным значениям;

Исключение из числа замеров тех результатов, в которых наблюдается кратковременное пропадание отраженного сигнала. Т.е. исключение фактора «разрыва в облаках»;

Выдачу сигнала об «отсутствии облаков» в случае, если среди 15 проведенных наблюдений не набирается 8 значимых;

Исключение так называемых местников - ложных сигналов отражения.

Определение и запись общего количества облаков, а так же определение и запись количества облаков нижнего и среднего ярусов и их высот.

Определение и запись общего количества облаков

Количество облаков выражается в баллах по 10-бальной шкале от 0 до 10. На глаз оценивается сколько десятых частей неба покрыто облаками.

Если облаков нет или облачность покрывает менее 1/10 неба, облачность оценивается баллом 0. Если облаками покрыты 1/10, 2/10, 3/10 части неба и т.д., ставятся отметки соответственно 1, 2, 3 и т.д. Цифра 10 ставится только тогда, когда всё небо сплошь покрыто облаками. Если в небе наблюдаются хотя бы и очень небольшие просветы, записывается 10

Если количество облаков больше 5 баллов (т.е. облаками покрыто половины неба) удобнее оценить площадь не занятую облаками и полученную величину, выраженную в баллах вычесть из 10. Остаток покажет количество облаков в баллах.

Для того чтобы оценить, какая часть неба свободна от облаков, надо мысленно суммировать все те просветы ясного неба (окна), которые имеются между отдельными облаками или грядами облаков. Но те просветы, которые существуют внутри нескольких облаков (перистых, перисто-кучевых и почти всех видов высоко-кучевых), присущи им по внутренней структуре и по размерам очень малы, суммированию не подлежат. Если такие имеющие просветы облака покрывают всё небо, ставится Цифра 10

Определение и запись количества облаков нижнего и среднего ярусов и их высот.

Кроме общего кол-ва облаков N необходимо определять общее кол-во слоисто-кучевых, слоистых, кучевых, кучево-дождевых и разорвано-дождевых облаков Nh (форм, записываемых в строку “СL“) или, если нет их, то общее кол-во высоко-кучевых, высоко-слоистых и слоисто-дождевых облаков (форм, записываемых в строку “СМ “). Количество этих облаков Nh определяется по тем же правилам, что и общего количества облаков.

Высоту облаков необходимо оценить на глаз, стремясь к точности 50-200 м. Если же это затруднительно, то хотя бы с точностью 0,5 км. Если эти облака расположены на одном уровне, то в строку “h” записывают высоту их основания, если же они расположены на разных уровнях, указывается высота h самых низких облаков. Если отсутствуют облака формы, записываемой в строку “СL“, а наблюдаются облака формы, записываемой в “См”, в строку h записывают высоту основания этих облаков. Если отдельные обрывки или клочки облаков, записываемых в строку “СL“ (в количестве менее 1 балла), расположены под более обширным слоем других облаков этих же форм или форм, записываемых в строку “См “ , в строку “h” записывают высоту основания этого слоя облаков, а не клочков или обрывков.