А.П. Волошина, Т.В. Евневич, А.И. Земцова - Руководство к лабораторным занятиям по метеорологии и климатологии

А. П. ВОЛОШИНА, Т, В. ЕВНЕВИЧ, А. И. ЗЕМЦОВА РУКОВОДСТВО К ЛАБОРАТОРНЫМ ЗАНЯТИЯМ ПО МЕТЕОРОЛОГИИ И КЛИМАТОЛОГИИ Под редакцией профессора С. П. ХРОМОВА Допущено Министерствам высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов географических специальностей университетов ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1975 УЛК 55550! Рецензенты: кафедра метеорологии и климатологии Казанского ун-та; доцент, канд. геогр. наук Г. Л.

Дубинский киот — огз В зетам~ та 186 — 74 Я Издательство Московского университета, 1975 г. ПРЕДИСЛОВИЕ Руководство к лабораторным занятиям по метеорологии и климатологии содержат описание метеорологических и актиномет. рических приборов, методов наблюдений, первичной обработки результатов наблюдений. По каждой теме разработаны задания н сформулированы контрольные вопросы для самопроверки, помогающие усвоению студентами лекционного курса и приобретению навыков в работе со всеми основными приборами и установками, применяемыми на метеорологических станциях и в полевых условиях.

Пособие знакомит студентов с основными климатологическими материалами и методикой составления климатических характеристик территорий, что необходимо для географа любой специальности Руководство полностью соответствует программе лекционного курса метеорологии и климатологии, читаемого студентам первого курса географического факультета МГУ, и может быть использовано в других университетах, педагогических и гидрометеорологических институтах Руководство выполнено в соответствии с новыми на.

ставлениями и климатическими справочниками Гидрометеорологической службы. Главы 1, Ч1, ЧП и Х! написаны А. И. Земцовой, главы П, 1П, ЧП1, 1Х и Х вЂ” А. П. Волошиной, главы !Ч и Ч вЂ” Т. В. Евневич. ОРГАНИЗАЦИЯ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ В СССР Метеорология изучает физические явления и процессы, протекающие в земной атмосфере. Основным методом исследования, применяемым в метеорологии, является н а б л ю де н и е.

Выбор метода обусловлен самим существом науки, требующей изучения атмосферных явлений в естественной обстановке. Метеорологические наблюдения — это измерения и качественные оценки метеорологических элементов и явлений. К ним относятся: температура и влажность воздуха, атмосферное давление, ветер, облачность, осадки, туманы, метели, грозы, видимость. Сюда же присоединяются и некоторые величины, непосредственно не отражающие свойств атмосферы или атмосферных процессов, но тесно связанные с ними.

Таковы температура почвы или поверхностного слоя воды, испарение, высота и состояние снежного покрова, продолжительность солнечного сияния, солнечное и земное излучение, атмосферное электричество. Имея дело с атмосферными явлениями большого масштаба, нельзя ограничиться случайными наблюдениями в единичных пунктах. Нужна такая организация наблюдений, которая позволила бы непрерывно следить за состоянием атмосферы на всем земном шаре у поверхности земли и на разных высотах. Достичь этого можно лишь путем создания большого числа пунктов для регулярных наблюдений по единой программе с помощью однотипных приборов.

Поэтому в каждой стране существует сеть метеорологических станций, число которых в целом составляет несколько тысяч. Изучение распределения метеорологических элементов в пространстве и их изменений во времени показало, что часть из них, например атмосферное давление, температура, скорость и направление ветра, изменяются от пункта к пункту менее резко, чем осадки, облачность и некоторые атмосферные явления, зависящие от местных условий.

Поэтому, кроме станций, ведущих наблюдения по более или менее полной программе, существуют дополнительные пункты наблюдений для изучения местных особенностей в рас- Таблица 1 Классификации пщрометеорологическнк станций, введенная с маи 1968 г. сокращенное обозначение Разряд Вяд 1,И,1И не разделяютса М АРМС Метеорологические Автоматические рздиометеостаиции . Унифицированные автоматические телеметрические гидрометеорологические станции . Аврологические . Гидрологические Морские гидрометеорологические (прибрежные) . Судовые гидрометеорологические .

УАТГМС АЭ Г МГ СГ то же 1, И 1, И 1, И 1,И,И! Специализированные А Б Вб СП О ПОМ Сс Сл У Агрометеорологичсские Болотные . Воднобалансовые Дрейфующие Озерные Плавучие . Селестоковые . Снеголавинные Устьевые . не разделяются то же з з 3 Наблюдения за основными метеорологическими элементами и явлениями (температурой и влажностью воздуха, атмосферным давлением, ветром, облачностью, осадками, атмосферными явле- пределении и режиме осадков, снежного покрова, повторяемости гроз, метелей, туманов и др. Такие пункты носят название постов. В Советском Союзе общегосударственная сеть метеорологических и гидрологических станций и постов находится в ведении Главного управления гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР (ГУГМС).

Количество станций, входящих в государственную сеть СССР, составляет около 3,5 тыс., а число постов достигает 7 тыс. Имеется также несколько тысяч автоматизированных метеорологических и около тысячи автоматических раднометеорологнческих станций. Оперативное руководство сетью проводят территориальные управления гидрометслужбы (УГМС) в республиках, областях или краях. Помимо основной государственной сети станций отдельные ведомства имеют свою самостоятельную сеть, работающую в соответствии со специфическими задачами этих ведомств.

Гидрометеорологические станции и посты подразделяются на разряды в зависимости от объема выполняемой работы, кроме того, выделяются специализированные станции, не имеющие разрядов. (табл. !). пнями) проводятся на всех станциях. В дополнение к ним на некоторых станциях ведутся аэрологические, актинометрические и градиентные (теплобалансовые) наблюдения, Аэрологические наблюдения включают измерение атмосферного давления, температуры и влажности воздуха, направления и скорости ветра в свободной атмосфере; актинометрические — приходо-расход солнечной радиации на поверхности земли и баланс ее длинноволнового излучения.

При градиентных наблюдениях измеряются скорость ветра, температура и влажность воздуха на уровнях 0,5 и 2 мот поверхности, а также температура почвы на поверхности и глубинах от 5 до 20 см. По данным актинометрических и градиентных наблюдений рассчитываются потоки тепла в приземном слое воздуха и в пахотном слое почвы. В настоящее время в системе Гидрометеослужбы вводятся в действие автоматические и полуавтоматические станции различных типов. В труднодоступных местностях размещают радиометеорологические станции, регистрирующие в определенные сроки значения метеоэлементов и передающие их по радио автоматически, без участия наблюдателей.

Наиболее полный объем информации дает унифицированная автоматическая телеметрическая гидрометеорологическая станция. Она имеет датчики атмосферного давления, температуры воздуха, почвы и воды, влажности воздуха, скорости ветра, жидких атмосферных осадков и некоторых других параметров. Станция может осуществлять сбор сведений с датчиков и их регистрацию на диаграммных лентах самописцев, а также на рулонной бумаге и перфоленте телеграфного аппарата с выводом информации в канал связи. Как видно из табл. 1, метеорологические станции подразделяются на три разряда. Станции 1 разряда имеют наиболее полную программу наблюдений, осуществляют техническое руководство прикрепленными к ним метеостанциями П и 1П разрядов и метео- постами, выполняют ряд других работ. Специализированные станции служат для изучения отдельных процессов и явлений и их взаимосвязи в различных географических районах, а также для специализированного обслуживания отдельных отраслей народного хозяйства.

Так, агрометеорологическпе станции проводят наблюдения за влажностью почвы, ростом и состоянием сельскохозяйственных культур. Дрейфующие станции собирают сведения о метеорологическом режиме Арктического бассейна. Селестоковые станции ведут комплексные гидрометеорологические наблюдения и исследуют процессы формирования селей в различных районах и влияние хозяйственной деятельности человека на эти процессы. Метеорологические посты также подразделяются на разряды.

Кроме того, существуют специализированные посты: агрометеорологические, метеорологические авиационные, посты наблюдений за загрязнением внешней среды. Кроме станций и постов метеорологические наблюдения проводятся также в обсерваториях, где они ведутся по самой обширной программе. Метеорологическая сеть строится таким образом, чтобы для любой точки территории страны можно было с достаточной степенью точности получить данные о текущих условиях погоды и о климате местности. В равнинных условиях для получения достаточно полной характеристики температурного режима необходимо иметь сеть станций, расположенных на расстоянии 50 км друг от друга, в горных местностях — меньше 30 — 40 км.

Атмосферные осадки, как указывалось выше, отличаются большой изменчивостью в пространстве и во времени, и поэтому расстояния между дождемерными постами должны быть на равнинах порядка 20— 30 км, а в горных районах 15 — 20 км. В настоящее время при планировании метеорологических станций в основном учитывается радиус действия станций, установленный для температуры, а при организации постов — радиус действия, определенный для осадков. Результаты наблюдений метеорологических станций и постов в целях их сравнимости должны ~эбладать достаточной степенью точности и однородностью.

Это достигается путем использования однотипных, проверенных, одинаково на всех пунктах установленных приборов, проведением наблюдений по единой методике в строго определенные сроки и однородной обработкой результатов наблюдений. Проведение в жизнь всех перечисленных условий обеспечивается наличием инструкций и наставлений, а также регулярно действующей инспекцией станций и постов Метеорологическая станция располагается так, чтобы ее наблюдения освещали метеорологические условия прилегающего к станции района, чтобы они были показательны (репрезентативны) для данного района.