Факсимильные карты и метеобюллетени

Информация о текущей погоде, прогнозы (до 5 суток) погоды и состояния моря может поступать на судно от береговых радиоцентров, через Navtex и спутниковую систему Safety Net в виде метеобюллетеней или факсимильных карт; имеется также возможность получать разнообразные услуги от частных компаний (см. ALRS, vol. 3).

При чтении метеобюллетеней необходимо знать, что каждому словесному определению соответствует количественное значение (подобно вышеприведенным стадиям развития ТЦ п. 4.1.4, видимости и силе ветра – п. 4.1.2).

Название предостережений точно указывают силу ожидаемого явления:

Ураганы. В радиограммах о погоде наиболее подробные сведения сообщаются об ураганах, которые представляют главную опасность для мореплавания. Текст предостережения об урагане, тайфуне, тропическом шторме содержит обычно следующую информацию: имя собственное урагана, его международный номер, координаты центра, направление и скорость его движения, силу ветра в центре и на периферии, волнение, давление атмосферы и погоду в различных квадрантах.

При описании погоды в циклонах встречаются следующие термины:

Необходимо помнить, что скорость движения барических образований указывается в узлах или следующими словами, которые надо понимать в таком точном значении:

Нередко в радиограммах о погоде направление указывается следующими сокращениями:

Английские станции употребляют следующие определения в таком значении:

Отметим, что общее состояние погоды в радиограммах обычно характеризуется следующими словами:

broken	неустойчивая
clear	ясная
damp	сырая
fine	хорошая
fair	ясная
foul	ненастная
gloomy	пасмурная
moderate	умеренная
seetled	устойчивая
thick	пасмурная
unsettled	неустойчивая
variable	переменная

Видимость. Сведения о состоянии видимости, как правило, передаются в радиограммах о погоде. Иногда пределы видимости указываются в милях, но чаще состояние атмосферы сообщают словесной характеристикой, пользуясь специальной шкалой видимости.

Отметим, что при перемене направления ветра в радиограммах употребляются следующие слова:

Наиболее часто в радиограммах встречаются следующие общие характеристики ветра:

Весьма распространенными являются следующие определяющие слова:

Изменение силы ветра указывается обычно в радиограммах следующими словами:

Многие станции в радиограммах о погоде дают словесную характеристику силы ветра. Следует иметь в виду, что ее нельзя переводить дословно и трактовать вольно. Словесные характеристики строго соответствуют международной шкале (Бофорта). Русский перевод шкалы и соответствующие английским терминам русские эквиваленты приведены в таблице (п. 4.12). Кроме метеобюллетеней, передаваемых радиотелефоном или радиотелеграфом открытым текстом.

Для ускорения и удешевления передачи метеорологической информации широко применяются цифровые коды. Эти коды однотипны во всех странах. (ALRS, v. 3).

Информацию зашифровывают в виде пятизначных цифровых групп. Каждому метеорологическому элементу отведено постоянное место в определенной группе.

Телеграммы, собранные с судовых и береговых метеостанций, служат основой для составления синоптических карт. Различают четыре вида синоптических карт: основные (приземные), барической топографии (высотные) и вспомогательные. К последним относят карты опасных и важных явлений погоды, влажности, экстремальных температур и др.

На карте, переданной по фототелеграфу, помещают наименование карты, дату и срок, для которого составлена карта, место составления; на прогностических картах – срок прогноза. На этих картах на фоне географической сетки и береговой черты проводят изобары и атмосферные фронты, выделяют зоны осадков и наносят материалы наблюдений разреженной сети станций. В центрах циклонов и антициклонов ставят буквы Н и В и соответственно (L и H).

Около кружка, изображающего станцию на карте, по данным гидрометеосводки наносят ее содержание, причем цифры и символы располагают на строго определенных местах.

Символами наносят: общее количество облаков N, формы облачности верхнего С_н, среднего С_м и нижнего С_L ярусов; характеристику барической тенденции а; погоду в срок наблюдения или за последний час ww; погоду в течение последних 6 ч w. Символы, используемые при нанесении обстановки около станций, показаны на рис. 4.24, причем каждый символ имеет смысл, соответствующий значениям метеорологических кодов, в частности коду КН-09-С.

В цифрах кода наносят: метеорологическую дальность видимости VV, высоту нижнего яруса h, количество облаков нижнего яруса N_h.

Цифрами значений метеорологических элементов наносят:

атмосферное давление ррр (тремя цифрами: десятками, единицами и десятыми долями миллибара);

величину барической тенденции рр (двумя цифрами, единицами и десятыми долями миллибара; перед цифрами ставят знак плюс или минус);

температуру воздуха ТТ: на сухопутных станциях – в целых градусах Цельсия, на судовых станциях – с десятыми долями градуса, при этом десятые доли градуса отделяют запятой, при положительных температурах знак плюс не ставят;

разность температур воздуха и воды T_sT_s (с точностью до десятых долей градуса, десятые доли градуса отделяют запятой, при положительных разностях знак плюс не ставят);

температуру точки росы T_dT_d (в целых градусах).

Направление ветра dd указывают стрелкой, идущей к центру кружка станции по направлению ветра. Стрелку ветра ориентируют относительно меридиана, проходящего через станцию.

Скорость ветра ff изображают оперением, наносимым у конца стрелки ветра. Перья обращены влево от стрелки, если смотреть по направлению ветра, в северном полушарии и вправо – в южном. Одно большое перо соответствует скорости ветра 5 м/с, одно малое – 2,5 м/с. При скорости ветра 25 м/с оперение заменяют зачерненным треугольником. При штиле кружок станции обводят другим кружком.

Генеральное направление перемещения судна за последние 3 ч. D_s наносят стрелкой, направленной в сторону перемещения судна. Справа от стрелки помещают среднюю скорость судна за этот промежуток времени v_s.

У судовой станции под символом нижней облачности дополнительно наносят данные о ветровом волнении и зыби. Направление ветрового волнения обычно совпадает с направлением ветра, и его на карту не наносят. Направление зыби d_wd_w показывают волнистой стрелкой в сторону перемещения волн. Период ветровых волн P_wP_w и период зыби P_w помещают в секундах. Высоту ветровых волн и зыби H_wH_w наносят в метрах справа от соответствующих периодов.

T_wT_wT_w – температура воды в поверхностном слое, дается в градусах Цельсия с точностью до десятых долей;

I_s - причина обледенения судна, выражается цифрами кода по

таблице 3;

E_sE_s - толщина отложения льда при обледенении судна, выражается в

сантиметрах;

R_s - степень обледенения судна, выражается цифрами кода по

таблице 3.

T_wT_wT_w

Рис. 4.24.

Станции, передающие факсимильные карты погоды выбираются по ALRS, vol. 3 (p. 1, 2); так же дается подробный пример расшифровки и главные обозначения.

При выборе частоты следует иметь ввиду:

· УКВ – для прибрежного плавания;

· Средние волны – при удалении на сотни миль;

· Короткие волны – днем прохождение лучше на длине волны l » 10 ¸ 25 м (f » 10 ¸ 30 мн ), ночью - l » 35 ¸ 70 м (f » 4 ¸ 9 мн ), перекрывают весь район.

Чем больше заблаговременность прогноза, тем меньше его оправдываемость; необходимо дублирование для надежности. Некоторые Метеоцентры передают спутниковые фотографии – очень ценная дополнительная информация для уяснения общего развития ситуации.

Для быстрого чтения карт рекомендуется запомнить обозначения:

VT – valid Time – время действия прогноза;

Z – GMT (UT); ZT – поясное время;

MSLP – mean sea level Pressure

blend – смесь.

Cold front at the surface

Warm front at the surface

Occluded front at the surface

Quasi-stationary front at the surface

Centre of tropical cyclonic circulation (maximum winds of 34-63 knots)

Centre of tropical cyclonic circulation (maximum winds of 64 knots or more)

Fog

Continuous Isobars labeled in millibars/hectopascals

lines

14 1002

EXAMPLE:

14 : Temperature (Degree C )

1002 : Pressure (Millibar )

: Cloud Cover ( Eights )

: Present Weather

: Past Weather (Last 3 hours )

: Wind Speed / Direction ( 15 Knots )

: (Each full feather = 10 Knots)

PAST WEATHER:

: Sand Storm, Dust Storm (песчаная буря)

: Fog, Ice Fog or Thick Haze (Visibility less than 1 km ) (туман)

: Drizzle (морось)

: Rain (дождь)

: Snow or Rain and Snow Mixed (снег)

: Shower(s) (ливень)

: Thunderstorm with or without Precipitation (гроза)

На картах погоды могут быть дополнительные обозначения:

NRLY STNRY - малоподвижный

STNRY - неподвижный

SCTD SHWRS - местами ливневые дожди

FOG, SQUALS и др.

Пример циклона

24.12 00 Z

TY 9724 DELLA 9724 970 MBS

AT 19,3 N 121,0 E PSN GOOD WNW 6 KTS

MAX 70 KTS

50 KTS WITHIN 60 NML

30 KTS WITHIN 200 NML N SIDE

- " - 150 NML S SIDE,

что означает: тайфун 1997 г. N 24 "Делла" с минимальным давлением 970 гПа находится в точке с координатами 19,3° с.ш., 121,0° в.д., точность хорошая смещается на запад-северо-запад со скоростью 6 уз, максимальная скорость ветра 70 уз, в пределах 60 миль от центра – 50 уз. К северу в пределах 200 миль и к югу в пределах 150 миль скорость ветра до 30 уз. в 12 ч 24-го числа центр циклона ожидается в районе, обозначенном извилистой линией.

Если на карте в интересуемом месте нет информации о ветре, скорость приземного ветра можно рассчитать по формуле (п. 4.1.2).

Пример: Определить параметры ветра в точке А, рис. 4.25.

, где j » 52°N; К » 0,7 (море);

G_r = DP / Dn, DP = 4 мб; Dn = 0,6°;

R » 27 м/с » 50 уз; - Шторм 10 б.

Направление ветра ~ NNW.

Рис. 4.25. North Atlantic Surface Analysis charts valid 0600 UTC January 3, 2002

Океанография

Вся поверхность земного шара составляет 510 млн. кв. км, из них на долю океанов и морей приходится 361 млн. кв. км, а на долю суши 149 млн. кв. км. В процентных отношениях это выразится:

70,8 % - водная поверхность, 29,2 % - поверхность суши.

Для северного и южного полушарий имеют место следующие отношения между величинами поверхностей суши и воды:

С е в е р н о е полушарие Ю ж н о е полушарие

61 % - водная поверхность 81 % - водная поверхность

39 % - поверхность суши 19 % - поверхность суши

Морская вода

Морская вода содержит в растворенном виде различные соли. Особенно много растворено в морской воде поваренной соли, придающей воде соленый вкус. Горький вкус воды объясняется наличием в ней солей магния. В таблице 2 показано, сколько содержится каждой соли в одном килограмме морской воды, и дано процентное соотношение между солями.

Таблица 2

Общее количество всей солей в граммах, содержащееся в одном килограмме морской воды, называется ее соленостью. Соленость (S) выражается в тысячных долях – промиллях. Средняя соленость Мирового океана около 35^о/_оо, это значит, что в килограмме морской воды содержится 35 граммов солей.

Морская вода обладает постоянством своего состава в процентных соотношениях между солями, т.е. соленость морской воды может быть больше или меньше, но процентные соотношения между солями, входящими в ее состав, остаются теми же.

На величину солености поверхностях морских вод оказывает влияние испарение и приток пресных вод, вносимых реками и осадками. Распресняющее действие оказывают также тающие льды. Области с максимальной соленостью находятся в океанах около тропиков. В этих районах в течение круглого года дуют ветры, называемые пассатами, и выпадает мало осадков, а испарение благодаря высокой температуре и малой относительной влажности весьма значительно. От этой зоны высокой солености по направлению к полюсам соленость падает, что объясняется уменьшением испарения и выпадением большого количества осадков. Воды высоких широт распресняются еще и от таяния льдов. Там соленость порядка 32-30^о/_оо. У побережий, где в моря впадают большие реки, соленость воды значительно меньше, чем в открытом океане.

В экваториальной зоне соленость на большом протяжении приближается к 34 ^о/_оо, т.е. меньше средней океанской. Это объясняется тем, что в районах у экватора выпадает большое количество осадков.

В Балтийском море соленость у Зунда равна 12^о/_оо, в южном и восточном бассейнах – около 8^о/_оо.

В Черном море в его центральных районах соленость составляет около 18^о/_оо, в северо-западной части его она сильно понижается.

В Азовском море наибольшая соленость равна 12^о/_оо. В заливе Сиваш соленость доходит до 180^о/_оо.

В Красном море, в его северной части, соленость доходит до 42,8^о/_оо.

В Средиземном море, в западной части, соленость достигает 37^о/_оо, а в восточной части – 39,58^о/_оо.

В Мраморном море соленость доходит до 25^о/_оо.

Теплоемкость морской воды (при S = 35^о/_оо и t = 20°) составляет 0,93 кал/г ^. град. Теплоемкость воздуха равна 0,237 кал/г ^. град.

Благодаря большой теплоемкости, воды океанов и морей медленно нагреваются и медленно остывают. Подсчитано, что количество тепла, теряемое при охлаждении 1 см³ морской воды на 1°, достаточно, чтобы нагреть на 1° свыше 3000 см³ воздуха.

Теплопроводность морской воды очень мала. Если принять коэффициент теплопроводности для серебра за единицу, то для морской воды он будет равен 0,00134, а для воздуха 0,00005.

На глубину тепло поступает в основном вследствие перемешивания водных масс, прежде всего под влиянием ветра и волнения. Кроме того, теплые соленые воды с поверхности могут опускаться на глубину в результате конвективного перемешивания вследствие изменения плотности водных масс.

Суточный ход температуры воды. На поверхности в открытом океане минимум температуры наблюдается около 4-8 час. утра, а максимум – около 14-15 час., ближе к экватору – около 13 час. Суточная амплитуда в открытом океане невелика и обычно не превосходит 1°.

Годовой ход температуры воды. В открытом океане для северного полушария максимум температуры наблюдается в августе и минимум в феврале (для южного – наоборот). Годовые амплитуды минимальны в тропиках: 1-2°; увеличиваясь с широтой в северном полушарии, достигают максимума 8-10° около параллели 40°; затем вновь начинают уменьшаться, доходя в высоких широтах до 2°. В южном полушарии наибольшие амплитуды до 5° наблюдаются около параллели 30°, далее к югу также уменьшаются до 2°. В отдельных районах, благодаря наличию теплых и холодных течений, или в закрытых морях, амплитуды могут доходить до 25-30°.

В Черном море наибольшие температуры воды в его средней части доходят до 26°. Зимой побережье северо-западной части замерзает. В Одесском заливе лед бывает в декабре и январе в течение двух-трех недель.

В Азовском море летом температура воды доходит до 30°. Зимой лед держится около трех месяцев.

В Красном море температура доходит до 32°.

В Персидском заливе наблюдалась температура до 36°.

Наименьшая температура (-2°) отмечена на севере Атлантики. На дне океанов температуры весьма однообразны и меняются в пределах от -1° до +3°.

В судовождении большое значение имеет плотность морской воды r [кг/м³] или [т/м³]. Для пресной воды принимается r_п = 1000 кг/м³, а для океана r_о = 1025 кг/м³.

При переходе судна из воды с плотностью r₂ в воду с r₂ осадка меняется на величину

где Д – водоизмещение;

d - число тонн на 1 см погружения при осадке Т.

Пример: Определить увеличение осадки при входе судна с океана в устье реки; Д = 30 000 т, d = 30 т/см

= 0,025 ^. 1000 = 25 см = 0,25 м.

Распределение плотности морской воды на поверхности океанов зависит от ее температуры и солености. В то время как температура на поверхности океанов убывает в направлении от экватора к полюсам, плотность возрастает в том же направлении.

На юго-запад от Шпицбергена плотность доходит до 1,0280, т.к. наибольшей плотностью обладают соленые холодные воды.

Осадка судов зависит от плотности морской воды, а следовательно, от ее солености и температуры.

Соленость и температура морской воды влияют на скорость распространения в ней звука.

На основании тщательно поставленных опытов получена следующая формула для скорости распространения звука в морской воде:

С = 1445 + 4,46t – 0,0615t² + (1,2 – 0,015t) ^. (S – 35),

где С – скорость звука в метрах в секунду;

t - температура воды;

S – cоленость морской воды в ^о/_оо.

При температуре 0° и солености 35 ^о/_оо скорость звука в морской воде равна 1445 м/сек.

С увеличением солености и повышением температуры скорость звука в воде увеличивается.

Показания судовых эхолотов рассчитаны на некоторые средние значения температуры и солености. В тех случаях, когда глубина места должна быть измерена с наибольшей точностью, к показаниям эхолота должны быть введены поправки, в зависимости от распределения с глубиной температуры и солености.

Ветровое волнение

В зависимости от условий образования и распространения волн различают следующие три основных типа волнения:

а) ветровое волнение – волнение, вызванное ветром, продолжающим дуть во время наблюдения; подветренный склон у ветровых волн круче, чем наветренный; при сильном ветре гребни ветровых волн заваливаются и срываются;

б) зыбь – волнение, продолжающееся после ветра, уже затихшего, ослабевшего или изменившего свое направление; также волнение, вызванное ветром, дующим вдали от места наблюдения; волны зыби имеют более правильную форму, чем ветровые волны, и обычно длиннее их; мертвой зыбью называется зыбь, распространяющаяся при полном безветрии;

в) смешанное волнение, - когда одновременно наблюдается зыбь и ветровая волна.

Если взволнованную поверхность моря пересечь вертикальной плоскостью в направлении распространения волновых колебаний, то получим волновой профиль (рис. 4.26.).

Рис. 4.26.

Линия, пересекающая волновой профиль так, что суммарные площади выше и ниже этой линии одинаковы, носит название – средний волновой уровень.

Каждая волна на волновом профиле характеризуется следующими геометрическими элементами:

гребень – часть волны, расположенная выше среднего волнового уровня;

вершина – наивысшая точка гребня волны;

ложбина – часть волны, расположенная ниже среднего волнового уровня;

подошва – наинизшая точка ложбина волны;

высота h – превышение вершины волны над соседней подошвой на волновом профиле;

длина l - горизонтальное расстояние между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле;

крутизна – отношение высоты данной волны к ее длине.

Пеленг волнения П – угол между нордовой частью истинного меридиана и направлением, откуда приходят волны (как и для ветра – «в компас»).

Курсовой угол волнения

где ИК – истинный курс судна;

q = 0° для встречного волнения;

q = 180° для попутного,

период волны t - интервал времени между прохождением двух смежных вершин волн через фиксированную вертикаль;

скорость распространения, или фазовая скорость с, - скорость перемещения гребня волны в направлении ее распространения.

За период волны t профиль волны смещается на расстояние, равное длина волны l, поэтому длина, период и скорость волны связаны зависимостью

.

На основании гидродинамической теории волн были получены следующие формулы, связывающие отдельные элементы волн глубокого моря :

;

;

.

На рост элементов волн влияют скорость и продолжительность действия ветра и длина разгона ветра над морем (т.е. расстояние, на котором ветер близких направлений воздействует на волны).

Как показывает анализ продолжительных инструментальных записей волнения, при одних и тех же условиях волнообразования на поверхности моря наблюдаются волны разных размеров. Для изучения такого сложного реального ветрового волнения предложена статистическая теория волн, которая рассматривает взволнованную поверхность моря как статистическую совокупность случайных по размерам волн.

Основная задача этой теории – нахождение функций распределения элементов волн в точке при определенных параметрах ветра, а также режимных функций, которые характеризуют разнообразие элементов волн в заданном районе моря за длительные промежутки времени.

Распределение высот волн в точке характеризуется функцией обеспеченности

,

выраженной в безразмерной форме, h_o – среднее значение высот волн.

На рис. 4.27 показаны кривые повторяемости (дифференциальная) и обеспеченности (интегральная) высот волн в безразмерной форме, отнесенные к средней высоте волны.

1 – повторяемости; 2 – обеспеченности.

Рис. 4.27.

Повторяемость П% - частота появления определенной высоты волны из общего числа наблюдений, например, вероятность появления средней высоты h_ср равна 46%, для удвоенной средней П » 5% и т.д.

Обеспеченность Об% - вероятность того, что высота волны окажется равной или больше заданной величины. Например, в атласе в некотором месте указана h_ср = 3 м; ее обеспеченность Об = 46%, т.е. в 46 случаях из ста высота волны в данном месте будет 3 м и более.

Многие метеоцентры передают факсимильные карты волнения трех-процентной обеспеченности (Об=3%); например, в каком-то месте указана h_3% = 6 м; это означает, что в трех случаях из ста высота волны окажется 6 м или больше.

Для сравнения волн различной обеспеченности существует следующее равенство:

;

здесь h^(1/3) – "значительная" волна – среднее значение трети крупных волн из всей серии.

Необходимо заметить, что с малой обеспеченностью возможны очень высокие волны, воздействие даже одной на судно или на береговые сооружения катастрофическое (например, в Северном море зарегистрирована волна 21 м или известные "wave-killer" возле м. Игольный).

При волнении поступательно перемещается только форма волны, частицы же воды совершают колебательные движения, оставаясь почти на месте.

В зависимости от формы волнения различают:

а) рябь, возникающую при слабом ветре; расстояние между соседними гребнями порядка нескольких сантиметров;

б) правильное (двухмерное) волнение, - когда наблюдается только одна система ветровых волн или зыби и ясно различаются следующие друг за другом длинные гребни и подошвы волн;

в) интерферированное волнение – при одновременном существовании двух или трех систем правильных волн;

г) трехмерное волнение – гребни и подошвы таких волн, которые располагаются как бы в шахматном порядке;

д) толчея – беспорядочные стоячие волны, утратившие определенное направление движения и как бы вздымающиеся на месте; образуется в результате встречи волн, идущих от разных направлений;

е) прибой – пенистые валы, образующиеся при набегании на берег (волна разрушается);

ж) взбросы – столбы воды, образующиеся при набегании волн на крутые и приглубые берега;

з) буруны – опрокидывание волн с пеной при прохождении их над банками, рифами или камнями.

Оценка состояния поверхности моря производится в соответствии со шкалой, помещенной в таблице 3.

Таблица 3

DESCRIPTIVE TERMS REFERRING TO WAVES

(A) For length of SWELL waves:

Length in feet Length in metres

Short ……………………………… 0-300 ……………………………0-100

Average ………………………… 300-600 ………………………….100-200

Long …………………………… over 600 ………………………… over 200

(B) For height of SWELL waves:

Height in feet Height in metres

Low ……………………………….… 0-7 ……………………………… 0-2

Moderate ……………………………7-13 ……………………………… 2-4

Heavy ……………………………over 13 …………………………… over 4

(С) For height of SEA waves:

Наибольшие океанские волны достигают высоты до 37 м и длины до 400 м. Зыбь может обладать еще большей длиной, например, недалеко от экватора в Атлантическом океане была отмечена зыбь, которая имела 824 м в длину и обладала скоростью 70 морских миль в час. Период этой необычайной зыби равнялся 23 сек. Средние океанские штормовые волны имеют высоту до 8 м и длину около 150 м. Скорость их распространения в среднем 36 узлов и период - около 8 сек.

В морях волны отличаются меньшими размерами; например, в Черном море наибольшие из наблюдавшихся штормовых волн имели длину около 80 м и высоту в 6-8 (При юго-западном шторме в северо-восточной части отмечены волны до 13 м!). Обычно же при ветре 10-15 м/сек высота волн в Черном море вдали от берегов составляет 1,5-2,5 и при длине в 10-30 м.

Под воздействием ветра элементы волны увеличиваются в следующем порядке:

а) высота волны увеличивается вначале быстрее других элементов, вследствие чего в первый период шторма волны бывают круче, чем при шторме полной силы;

б) длина волны вначале незначительна, но затем начинает расти быстрее;

в) скорость также увеличивается, но, достигнув некоторого предела, сохраняет свое значение.

При стихании ветра высота волн быстро уменьшается, а длина и скорость долго остаются неизменными.

С уменьшением глубины места длина волн так же, как и скорость распространения, уменьшается, в то время как высота волны возрастает (т.е. крутизна возрастает).

Влияние встречного течения имеет подобный характер - высота волн и крутизна растет (рис. 4.28.), где h_o – высота волны без течения.

Рис. 4.28.

На графике имеется характерный максимум при скорости течения около двух узлов.