3. ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЯ

1. Судовождение

Основы
гидрометеорологии

2.

Гидрометеорология - комплекс наук
о
подвижных
оболочках
Земли
гидросфере и атмосфере.
Знание
судоводителем
элементарных
вопросов
гидрометеорологии может оградить его
от попадания в сложные (форсмажорные)
условия
плавания
и
обеспечить, тем самым, безопасность
экипажа, пассажиров и судна в целом.

3.

Воздушная оболочка, состоящая из
смеси различных газов и принимающая
участие в суточном и годовом вращении
Земли,
именуется
атмосферой
и
является
предметом
изучения
метеорологии.

4.

Физическое состояние атмосферы и
происходящие в ней процессы отражают
качественные
и
количественные
характеристики или
метеорологические элементы.
К ним относятся:
солнечная радиация,
температура воздуха,
атмосферное давление,
ветер,
облачность и т.д.

5.

Погода и климат

6.

Погода
- состояние атмосферы у земной
поверхности, характеризуемое совокупностью значений метеоэлементов, а
также их последовательное изменение за
определенный промежуток времени.
Климат
- совокупность атмосферных условий,
присущая
данной
местности
в
зависимости от ее географической
обстановки.

7.

Для
судоводителей
важными
вопросами
гидрометеорологии являются:
наиболее
из
основы физических процессов и
явлений, происходящих в атмосфере и
водных объектах;
влияние гидрометеоусловий на
безопасность
плавания
и,
соответственно,
производство
гидрометеонаблюдений,
анализ
фактической погоды и ее прогноз с его
уточнением по местным признакам.

8.

Характерная особенность тропосферы
- падение температуры с высотой
(6° - 7°С, на 1 км высоты).
В тропосфере находится почти весь
водяной пар, при конденсации которого
образуются облака и осадки.
Температура воздуха и воды является
одним из основных факторов воздействия
на судоводителя.
Суточный и годовой ход температуры
воздуха зависит
- от притока солнечного тепла
- характера подстилающей поверхности.

9.

Наблюдения показывают, что минимум
температуры наступает:
-над
сушей - незадолго до восхода
Солнца,
-над
водой (при больших площадях) через 2-3 часа после его восхода.
•Максимум температуры воздуха обычно
наступает над сушей к 14-15 часам, над
водой - к 15-16 часам, после чего
температура начинает снова медленно
понижаться.
•Такой
суточный
ход
температура
характерен только для устойчивой ясной
погоды.

10.

•Линия равных значений температуры,
нарисованная на синоптической карте,
носит название изотермы.
Температура
воздуха
у
земной
поверхности - показания термометра,
установленного на высоте 2 м от
поверхности почвы, вдали от жилых
помещений, защищенного от прямой
солнечной
радиации
и
хорошо
вентилируемого.
Шкалы термометров
Цельсия. Существуют
Фаренгейта и Реомюра.
- в градусах
также шкалы

11.

Наиболее
оптимальной
эксплуатации
маломерных
является температура:
- воздуха - 16° - 22°С
- воды 15°- 20°С.
для
судов
Высокая температура при большой
влажности как и низкая (в весеннелетний и осенне-зимний периоды)
сопряжены с повышенной опасностью.
Плавание в ненастную погоду при
температуре воды 3°-5°С и воздуха
минус 5°- 15°С ведет к обледенению
судна и его гибели.

12.

Обледенение - это интенсивное (при
забрызгивании) нарастание слоя льда на
палубе, фальшборте, надстройках, рангоуте и
палубных судовых устройствах.
Непринятие мер к его удалению ведет к
потере
судна.
остойчивости
и
опрокидыванию
Факторы,
влияющие
на
интенсивность
обледенения:
- температура поверхностного слоя воды,
- температура воздуха,
- сила ветра и степень волнения,
- тип судна (заливаемость);
- Курс судна по отношению к ветру и волнению.

13.

Видимость
(дальность
видимости) - расстояние, на котором
днем исчезают последние признаки
наблюдаемого
объекта
(становятся
неразличимыми его очертания), а ночью
становится
неразличимым
нефокусированный
источник
света
определенной интенсивности.
Видимость оценивается в баллах,
глазомерно
по
ряду
объектов,
расположенных
на
различных
расстояниях
от
наблюдателя,
по
международной шкале видимости.

14.

Балл
Дальность
видимости
Балл
Дальность
видимости
0
0-50 м
5
2-4 км
1
50-200 м
6
4-10 км
2
200-500 м
7
10-20 км
3
500-1000 м
8
20-50 км
4
1-2 км
9
50 км

15.

В
атмосфере
вода
в
результате
испарения
с
водных
поверхностей
находится в трех состояниях:
газообразном (водяной пар),
жидком (дождь)
и твердом (снег, град).
Туман
явление
скопления
микроскопических капелек воды в нижних
слоях атмосферы, вследствие которого
горизонтальная видимость становится
менее 1 км.

16.

При видимости в пределах от 1 до 10 км
это скопление называется дымкой.

17.

Облака, являясь, как и туманы,
конденсатом водяного пара, образуются
на
определенной
высоте
над
подстилающей
поверхностью
и
основная причина их образования восходящее движение воздуха.
Основные типы облаков:
• кучевообразные
• слоистообразные
• волнистые

18.

19.

Облачность
обычно
оценивается
глазомерно, в баллах (до 10), по степени
закрытия неба облаками.
Один балл - 10% площади небосвода.
Воду (в жидком или твердом
состоянии), выпадающую из облаков или
осаждающуюся из воздуха на поверхности
земли или предметов принято называть
осадками.

20.

По происхождению и характеру
выпадения атмосферные осадки
подразделяются на:
• - ливневые, обложные и моросящие,
• - жидкие (дождь, морось), твердые
(снег, град, крупа) и смешанные.
Количество
осадков
измерять в миллиметрах.
принято
Показатель
1
мм
осадков
соответствует 1 литр воды, выпавшему
на каждый 1 кв.м.

21.

Атмосферное
давление (давление
воздуха, барометрическое давление)
определяется весом столба воздуха,
который давит на единицу площади
горизонтальной поверхности.
Существует
две
единицы
измерения
давления:
миллиметры (дюймы) ртутного столба
миллибар (мб) - единица атмосферного
давления, равная 1000 дин на 1 см кв.

22.

Нормальное давление равно 1013,25 мб
(760 мм), стандартное - 1000 мб (750 мм).
мб приблизительно равен 0,75 мм
рт.ст., а 1 мм рт ст равен 1,3 мб.
1
Прибор
для измерения атмосферного
давления - барометр.
По
принципу
действия
различают
жидкостный, анероид, гипсотермометр,
газовый барометры.

23.

Рис. Барометр-анероид

24.

Барограф –
прибор для наблюдения за изменениями
атмосферного давления и графической записи
показаний

25.

Барограмма

26.

Основные формы
барического рельефа

27.

циклоны (барические минимумы) - области низкого атмосферного
давления (нарисованы концентрическими замкнутыми изобарами,
значение (по величине давления) каждой из которых уменьшается
к центру, в центре - самое низкое давление;

28.

2- циклон

29.

Антициклоны (барические максимумы) – области
высоко атмосферного давления, также рисуются системой
концентрических изобар, только величины их значений к
центру увеличиваются, в центре – самое высокое
давление.

30.

1 - Антициклон

31.

Ложбины – вытянутые от циклона области пониженного
давления с горизонтальной осью, причем изобары либо
приблизительно параллельны, либо имеют вид буквы “V”.

32.

Гребни - вытянутые от антициклона области
повышенного давления без замкнутых изобар.

33. 3- гребень

34.

Седловины – области барического поля между
двумя циклонами или двумя антициклонами,
расположенные в шахматном порядке.

35.

На картах изобар в центре циклона
ставится буква “H” (низкое), на
иностранных картах – “L” (low), в
центре антициклона – “B” (высокое), на
иностранных картах – “H” (high).
Поверхность
с
одинаковым
давлением в любой точке называется
изобарической.

36.

а – циклон б – антициклон
в – малоподвижный фронт

37.

Фронты – переходная зона или (условно) поверхность
раздела между двумя воздушными массами в
атмосфере.

38. Холодным фронтом называется поверхность, разделяющая теплую и холодную воздушные массы, которая перемещается в сторону теплого

воздуха
Обозначение
на синоптической
карте холодного
фронта

39.

5 - пример обозначения
на синоптической карте холодного фронта

40. Теплым фронтом называется поверхность, разделяющая теплую и холодную воздушные массы, которая перемещается в сторону холодного

воздуха
Обозначение
на синоптической
карте теплого
фронта

41.

4 – пример обозначения на синоптической
карте теплого фронта

42. Стационарный фронт

43. Фронт окклюзии – поверхность, которая cвязана с тремя различными воздушными массами, причем наиболее теплая (гребень тепла) не

касается земли и
находится над сомкнувшимися более
холодными воздушными массами
Обозначение
на синоптической
карте фронта окклюзии

44.

6 – пример обозначения на синоптической
карте фронта окклюзии

45.

Ветер - горизонтальное перемещение
воздуха относительно земной поверхности.
Причина возникновения - неравномерное
распределение
давления
на
Земле
и
перемещение масс воздуха в районы с низким
давлением. Большое значение в этом случае
имеет температура воздуха, влияющая на
плотность массы.
Основной характеристикой ветра является
его направление и скорость (сила).

46. ШКАЛА БОФОРТА для определения силы ветра

Шкалу силы ветра в 1806 год
предложил
английский
адмирал
и
гидрограф Ф.Бофорт. Один из ее
компонентов – оценка силы ветра по
состоянию водной поверхности.
12-балльная
шкала
Бофорта
существует и в настоящее время и
применяется в мореплавании.
Балл является единицей измерения
силы ветра

47.

Баллы
Состояние моря
V, узлы
V, м\с
0
Вода зеркально-гладкая. Штиль.
0-1
0-1
1
На воде рябь.
1-3
<2
2
Появляются гребешки небольших волн.
4-6
2-3
3
Небольшие гребни волн начинают
опрокидываться,
7-10
4-5
4
На волнах появляются "барашки".
11-16
6-7
5
Большое количество "барашков" на волнах
17-21
8-10
6
Появляются волны значительной высоты, ветер
срывает с гребней пену.
22-27
11-13
7
Пена вытягивается полосами по склонам волн.
28-33
14-16
8
Длинные полосы пены срываются с гребней и
покрывают склоны волн до самых их подошв.
34-40
17-20
9
Поверхность бушующих волн становится белой
от пены
41-47
21-24
10
Море бушует, в воздухе водяная пыль и брызги
48-55
25-28
11
Поверхность моря вся под слоем пены.
56-63
29-32
12
Ветер производит опустошительные
разрушения.
>64
> 33

48.

В
гидрометеорологии
за
направление ветра принимается
то направление по компасу, откуда он
дует, в то время, как направление
течения определяем тем, куда оно
направлено.
Мнемоническое
правило
для
судоводителей
при
определении
направления:
ветер дует в компас,
течение вытекает из компаса.

49.

Скорость ветра измеряется:
- в метрах в секунду,
- километрах в час,
- в узлах (морская миля в час).
Сила ветра определяется в баллах,
глазомерно, по воздействию на предметы
и водную поверхность по шкале Бофорта
от 0 до 12 баллов.

50. Соотношение скоростей

V м/с = V км/ч : 3,6
V км/ч = 3, 6 х V м/с

51.

В циклоне и ложбине ветер направлен по изобарам, оставляя (в
северном полушарии) центр низкого давления слева, т.е. будет вращаться
против часовой стрелки, в южном - наоборот (если смотреть сверху). В
антициклоне ветер также направлен по изобарам, но по часовой стрелке в
северном полушарии и против - в южном. Отсюда вытекает один из
практических приемов нахождения центра циклона в северном полушарии слева и несколько впереди, если встать спиной к ветру.

52.

•Замер
производится
на
наветренной
стороне
мостика
(рубки), палубы. Борт
судна, обращенный к
ветру
именуется
наветренным,
противоположный
подветренным.

53. Ручной анемометр – прибор для измерения скорости ветра

54.

На движущихся судах определяется
направление
т.н.
кажущегося
ветра,
(векторная сумма истинного и курсового
ветра).
Направление
курсового
ветра
противоположно курсу судна, а скорость
равна скорости судна. Для определения
истинного ветра существует круг СМО
(ветрочет).

55. Классификация ветров: по направлению: - постоянный -меняющийся по скорости: - ровный - порывистый - шквалистый

56. По силе ветра: - 5-8 м/с – умеренный - до 20 м/с – сильный - до 30м/с – шторм - свыше 30 м/с - ураган

57.

Резкое кратковременное усиление ветра
до значений порядка 20 м/сек и выше
носит название шквала, а полное
безветрие - штиль.
Существуют понятия:
местный ветер,
бриз (ветер, который дует днем с моря
на сушу, а ночью с суши на море),
фен (ветер с гор на Черном и Беринговом
морях),
бора (почти то же, что и фен, в районе
Новороссийска),

58.

ледниковый
ветер
(дует устойчиво с
ледника в долину),
тайфун - местное
(на Тихом океане)
название
тропических
циклонов,
смерч
(рис.)
маломасштабный
вихрь
с
вертикальной
осью,

59.

Иногда направление ветра определяют:
по курсу - встречный, попутный;
на внутренних водных путях –
по направлению течения реки:
- верховой (дует по направлению течения),
- низовой (дует против течения),
по расположению берегов:
- навальный ( дует в сторону берега),
- отвальный (дует от берега).

60.

Волны
на
водных
объектах
классифицируются
по
различным
признакам.
Основная классификация волнения
производится по его происхождению, т.е.
силам, вызывающим волнение:
• ветровые,
• приливо-отливные,
• аномобарические,
• цунами,
• корабельные (судовые).

61.

• по форме (двухмерные, трехмерные,
уединенные или одиночные);
по отношению длины волны к
глубине водного объекта (короткие и
длинные);
по перемещению формы волны
(поступательные и стоячие).

62.

Ветровые
волны
возникают
вследствие передачи энергии ветра частицам
воды на поверхности водного объекта.
Начинаясь с очень малых (т.н. капиллярных
волн), волнение под воздействием ветра
приобретает все большую энергию, высоту и
длину.
зыбь,
толчея,
прибой,
бурун.

63.

Зыбь

64.

Ветровое волнение

65.

Прибойные волны

66.

Элементы и характеристики волны:
высота h – расстояние по вертикали от
подошвы до гребня;

67.

Элементы и характеристики волны:
гребень – наивысшая точка волнового
профиля;
подошва (ложбина) – низшая точка
волнового профиля;

68.

Элементы и характеристики волны:
длина λ – расстояние по горизонтали
между соседними гребнями или
подошвами;

69.

Элементы и характеристики волны:
крутизна – наклон волнового профиля в
данной точке к горизонту;
фронт – линия, проходящая вдоль гребня
волн;
склон – поверхность волны между
гребнем и подошвой

70.

Элементы и характеристики волны:
период – промежуток времени между
прохождения
2-х
последовательных
гребней (подошв) через одну и ту же точку
пространства или промежуток времени, в
течение
которого
волна
проходит
расстояние, равное своей длине;
скорость распространения С – расстояние
по горизонтали, проходимое гребнем
(подошвой) волны в единицу времени в
направлении ее перемещения.

71.

Основными
элементами
характеристики
волнения
являются:
высота, длина, период и скорость
распространения волн.
Размеры элементов морских волн
(высота, длина, период) зависят от
скорости и продолжительности ветра и
длины разгона волны.

72.

Характерные особенности ветрового
волнения на внутренних водных объектах
(в отличии от океанов и глубоких морей):
- меньшая
величина
длительном шторме,
даже
при
- значительная крутизна волны,
- быстрое достижение максимальных
размеров после начала действия ветра,
- быстрое затухание по его прекращении.

73.

отрицательно влияние на работу
экипажа, судовых машин и механизмов,
навигационных приборов, на состояние
пассажиров.
волнение часто приводит к серьезным
авариям, потере людей, груза, зачастую
и самого судна.

74.

Течения имеют важное значение для
судовождения,
так
как
оказывают
непосредственное влияние на скорость и
направление движения судна.
Классификация морских течений:
•а) по силам, их вызывающим:
градиентные
течения
(из-за
разности в уровнях или плотности воды
в
разных
районах
одного
или
нескольких соединяющихся водных
объектах),
-сгонно-нагонные течения,
- бароградиентные течения (из-за
большой разницы в давлении над
различными районами),

75.

- сточные (речной сток),
- плотностные течения
(при неравномерном
распределении плотности воды),
- приливо-отливные течения;
Приливы и отливы - периодические
колебания уровня воды (подъемы и
спады) в акваториях на Земле, которые
обусловлены
гравитационным
притяжением
Луны
и
Солнца,
действующим на вращающуюся Землю.

76.

77. Система Земля-Луна-Солнце

Луна по своему пути вокруг Земли освещается
Солнцем. 1. новолуние, 3. первая четверть,
5. полнолуние, 7. последняя четверть.

78. Луна проходит следующие фазы освещения:

новолуние — состояние, когда Луна не видна.
молодая луна — первое появление Луны на небе после
новолуния в виде узкого серпа.
первая четверть — состояние, когда освещена половина
Луны.
прибывающая луна.
полнолуние — состояние, когда освещена вся Луна целиком.
убывающая луна.
последняя четверть — состояние, когда снова освещена
половина луны.
старая луна.

79. Виды приливов и отливов

Вид прилива и отлива определяется
взаимным положением Земли, Луны и Солнца.
Вращаясь
вокруг
Земли,
Луна
последовательно проходит несколько фаз:
- новолуние и полнолуние (сигизии) - моменты,
когда Солнце, Земля и Луна располагаются на
одной прямой (при этом силы взаимного
притяжения складываются);
- Луна в первой или последней четверти
(квадратуры) – небесные тела образуют
прямоугольный треугольник (при этом векторы
силы притяжения Солнца и Луны взаимно
перпендикулярны.

80.

Морские приливы и отливы, наблюдаемые
близ новолуния и полнолуния, называются
сигизийными и имеют максимальную амплитуду.
Квадратурные
приливы
и
отливы
наблюдаются при Луне в первой и последней
четвертях. Имеют меньшую амплитуду.

81. При приливах и отливах заметно меняются глубины. Уровень, относительно которого определены глубины, приведенные на

навигационных картах, называется «нуль
глубин»

82.

Вид берега при отливе

83.

б) по устойчивости:
постоянные,
периодические,
временные (непериодические);
в) по глубине расположения
- поверхностные (в навигационном
слое, 0-15 м);
- глубинные;
- придонные;

84.

• г) по физико-химическим свойствам
масс воды:
• теплые и холодные,
• соленые и распресненные.
За направление течения (в градусах
от 0° до 360° или румбах), принимается
то направление, куда течет масса воды:
течение вытекает из компаса
Скорость течения измеряется в
метрах в секунду, километрах в час либо
в узлах (миля в час).

85.

Течение
несколькими методами:
определяется
-навигационным (сравнением счислимых и обсервованных мест судна при
отсутствии ветрового влияния),
- методом
поплавков
(инструментальные наблюдения за поплавками или
вешками, помещенными в массе воды),
- электромагнитным методом (измерением
ЭДС
соленой
воды
при
пересечении
ею
силовых
линий
магнитного поля Земли).

86.

Классификация речных течений:
тиховоды
- водовороты
суводи
- майданы
прижимное течение
свальное течение
затяжные течения
сулой
Правильно поставленный при выборе
и прокладке курсов учет течения, при
постоянном
контроле
обсервациями,
является одним из важнейших условий
безопасного плавания.

87.

88.

Краткосрочные прогнозы бывают двух
видов:
- общего пользования (для населения и
хозяйственных
организаций,
где
указываются
облачность,
осадки,
направление
и
скорость
ветра,
температура воздуха и особые явления
погоды)
- специализированные.

89.

Предупреждения о штормах и особо
важные
гидрометеосообщения
передаются береговыми радиостанциями
в ближайший сеанс метеосообщений по
расписанию

90.

Прогнозирование погоды в районе
плавания
должно
проверяться
и
подкрепляться наблюдением за местными
признаками погоды.
При корректировке прогноза погоды
судоводитель должен:
- следить за состоянием небосвода,
- оценивать характер и форму облачности
в комплексе с изменениями давления и
ветра, других метеоэлементов и явлений.

91.

Признаки сохранения характера погоды
Пасмурная погода с осадками,
умеренным и сильным ветром,
видимость около 2 миль (3,7 км) и
менее:
• характер облачности (слоисто-дождевой,
кучевой разорванной, кучево-дождевой) не
меняется;
• на низком фоне давления или при слабом
его падении не наблюдается суточного
хода;
• температура воздуха не имеет суточного
хода;
• ветер умеренный, до сильного, мало
меняет направление.

92.

Признаки ухудшения погоды
Ухудшение погоды, обложные осадки,
усиление ветра до сильного,
видимость менее 2 миль (3,7 км):
появление перистых нитевидных
(когтевидных), перистых или перистослоистых
облаков,
постепенно
распространяющихся
по
небу
и
уплотняющихся, возможно появление
«гало» - оптического явления в виде
светлых кругов, дуг, столбов и т.п.
вокруг
Солнца
(Луны)
за
счет
преломления и отражения света в
атмосфере;

93. Гало

94.

• переход
высокослоистых
непросвечивающихся облаков в слоисто-дождевые с
выпадением осадков;
• постепенное понижение давления;
• постепенное усиление ветра, отклонение
его направления вправо;
• нарушение суточного хода температуры
при закрытом облаками небе;
• направление зыби и волн отличны от
направления ветра, усиление волнения;
• солнце заходит в сгущающиеся облака, ;
• сильное мерцание звезд синим оттенком
(высокая влажность).

95.

Улучшение погоды,
уменьшение облачности,
прекращение осадков, увеличение
видимости более 2 миль (3,7 км):
• понижение температуры воздуха при
низком атмосферном давлении;
• - переход слоисто-дождевых облаков
в высокослоистые или высококучевые,
появление просветов;
•- быстрый рост атмосферного
давления;
•- резкий поворот направления ветра
против часовой стрелки (в северном
полушарии);

96. Самостоятельная работа

http://gimsyaroslavl.narod.ru/test/hidromet/
hidromet.htm