Навигационная гидрометеорология Стехновский Д.И.
Введение
Часть первая- МЕТЕОРОЛОГИЯ.
Глава I. Атмосфера
§ 1. Состав атмосферы
§ 2. Строение атмосферы
Глава II. Тепловые явления в атмосфере и тропосфере
§ 3. Тепловое состояние атмосферы
§ 4. Тепловое воздействие подстилающей поверхности на прилегающие слои воздуха
§ 5. Тепловой режим тропосферы
§ 6. Температура воздуха у поверхности Земли
Глава III. Вода в атмосфере
§ 7. Испарение воды
§ 8 Влажность воздуха
§ 9. Приборы для измерения влажности воздуха
§ 10. Фазовые превращения воды в атмосфере
§ .11. Туман
§ 12. Облака
Глава IV. Атмосферные осадки
§ 13. Образование осадков
§ 14 Измерение осадков и их географическое распределение
Глава V. Атмосферное давление
§ 15. Плотность и давление воздуха
§ 16 Изменение атмосферного давления с высотой
§17. Способы измерения атмосферного давления
§ 18. Суточный и годовой ход атмосферного давления
§ 19. Барическое поле у поверхности океана
Глава VI. Воздушные течения в атмосфере
§ 20. Ветер и условия его возникновения
§ 2d. Барический градиент
§ 22. Силы, действующие на движущуюся массу воздуха
§ 23. Измерение элементов ветра
§ 24. Строение и структура ветра
§ 25. Местные ветры
§ 26. Распределение ветра на земном шаре
Глава VII. Электрические, звуковые и световые явления в атмосфере
§ 27. Электрические явления
§ 28. Звуковые явления
§ 29. Световые явления
Глава VIII. Основы учения о погоде
§ 30 Погода
§ 31. Воздушные массы
§ 32. Атмосферные фронты
§ 33. Циклоны
§ 34. Антициклоны
§ 35. Тропические циклоны
§ 36. Циркуляция атмосферы в различных районах земного шара
Глава IX. Служба погоды
§ 37. Организация и структура Службы погоды
§ 38. Метеорологическая служба на морских судах
§ 39. Карты погоды
§ 40. Прогноз погоды
§ 41. Факсимильные карты погоды и состояние моря
§ 42. Местные признаки погоды
Часть вторая, ОКЕАНОГРАФИЯ.
Глава X Мировой океан.
§ 43. Распределение воды и суши на земном шаре
§ 44. Подразделение Мирового океана
Глава XI. Дно Мирового океана
§ 45. Рельеф
§ 46. Грунты
Глава XII. Химические и физические свойства морской воды
§ 47. Химический состав и соленость
§ 48 Плотность, относительная плотность и сжимаемость, давление на глубинах
§ 49. Акустические свойства
§ 50. Цвет, прозрачность, свечение и цветение моря; морское обрастание
Глава XIII. Температура воды океанов и морей
§ 51 Источники тепла. Приборы и методы наблюдения за температурой воды
§ 52. Распределение температуры воды
Глава XIV. Морской лед
§ 53. Замерзание морской воды
§ 54. Классификация морских льдов
§ 55. Географическое распределение льдов. Наблюдения за льдами
§ 56. Навигационные пособия по льдам
Глава XV. Морские волны.
§ 57. Общие сведения
§ 58. Элементы волн. Наблюдения за волнением
Глава XVI. Колебания уровня Мирового океана
§ 59. Уровень океанов и морей
§ 60. Приливные колебания уровня
§ 61. Предвычисление приливов
Глава XVII. Морские течения
§ 62. Классификация течений
§ 63. Методы и приборы для определения морских течений
§ 64. Общая схема течений Мирового океана
§ 65. Навигационные пособия по течениям
Список литературы
Введение
Предмет и задачи навигационной гидрометеорологии. В настоящее время суда морского и рыбопромысловой) флота Советского Союза плавают во всех морях я океанах земного шара. Быстрыми темпами растет я совершенствуется отечественный флот. В составе этого флота можно встретить крупные современные пассажирские лайнеры, многотоннажные торговые и нефтеналивные суда, океанические рыбные плавбазы и заводы с неограниченным районом плавания и т. д. Суда оснащены новыми совершенными средствами навигации, что позволяет более уверенно плавать в сложных погодных условиях. Однако судоводители в своей практической деятельности все же должны учитывать условия погоды и состояние моря (океана), от которых в большой степени зависит безопасность и экономическая эффективность эксплуатации флота.
Умение хорошо ориентироваться в любых погодных условиях и в полной мере использовать гидрометеорологическую информацию от метеорологических служб различных стран, а также личные наблюдения за погодой и морем, позволяет значительно сократить время перехода судна из одного порта в другой, осуществлять более эффективное ведение промысла, обезопасить в пути следования и стоянки судна в порту, предотвратить шторм, ураган, туман и потерю перевозимых грузов, создать более комфортные условия плавания для экипажа, пассажиров и т. д.
Для этого судоводителю необходимо уметь:
разбираться в физических процессах и явлениях, происходящих в атмосфере, морях и океанах;
правильно оценивать влияние тех или иных погодных и гидрологических условий на судно;
производить судовые гидрометеорологические наблюдения, их кодирование для передачи в подразделения Службы погоды;
использовать в навигационной практике факсимильные карты погоды, штормовые предупреждения, прогнозы погоды, передаваемые метеорологическими центрами разных стран;
учитывать местные признаки погоды (наблюдаемые с судна) для уточнения официальных прогнозов погоды;
грамотно оценивать рекомендации по выбору наивыгоднейшего пути плавания в зависимости от гидрометеорологических условий.
Указанные задачи я рассматриваются в курсе "Навигационная гидрометеорология".
Навигационная гидрометеорология включает в себя ряд разделов фундаментальных наук - метеорологии и океанографии (являясь их частью) - применительно к практической деятельности флота.
Метеорология - наука о земной атмосфере, изучающая происходящие в ней физические явления и процессы. Океанография - наука об океанах и морях, изучающая происходящие в них физические и химические явления и процессы.
На атмосферные процессы и явления большое влияние оказывает подстилающая поверхность суши я океана. Между атмосферой и земной поверхностью все время происходят процессы тепло- и влагообмена, а также динамические взаимодействия воздушньх и водных масс океанов и морей. Изучение этих взаимосвязей между атмосферой, гидросферой и сушей также входит в задачу Метеорологии" и океанографии.
Основным методом .исследования в метеорологии я океанографии являются наблюдения. Для этой цели во многих точках земного шара организованы гидрометеорологические сухопутные и судовые станции, имеются "корабли погоды", автоматические плавающие буйковые и метеорологические станции, обсерватории и институты, на которых ведутся и обрабатываются непрерывные наблюдения за состоянием воздушной и водной оболочек Земли.
Кроме того, для исследования атмосферы, океанов и морей используют самолеты, искусственные спутники Земли, радиолокационные и лазерные установки и другую технику.
Большое значение для практических и научных целей в изучения атмосферы и Мирового океана имеют гидрометеорологические наблюдения, производимые судоводителями на транспортных и рыбопромысловых судах.
Современная метеорология является наукой, охватывающей большой круг вопросов, которые решаются разными методами. Поэтому из метеорологии выделился ряд родственных, но самостоятельных дисциплин:
климатология -- наука о климате, изучающая процессы климатообразования путем исследования взаимодействия климатологических факторов и характеристик климатов различных районов земного шара;
синоптическая метеорология - наука, изучающая атмосферные процессы и причины изменения погоды в целях ее прогноза. С синоптической метеорологией тесно связана динамическая метеорология - наука, которая изучает атмосферные процессы и связанные с ними преобразования энергии в атмосфере. Основная задача этой дисциплины - разработка численных методов прогноза погоды.
Физика атмосферы изучает отдельные метеорологические явления и процессы. Из состава физики атмосферы выделяют: атмосферную оптику; учение об атмосферном электричестве; физику свободной атмосферы, изучающую процессы в верхних слоях атмосферы, в которых почти "е сказывается влияние подстилающей поверхности Земли; аэрономию - учение о физических и химических процессах в высших слоях атмосферы (примерно выше 100 км); актинометрию - науку, изучающую радиацию Солнца и Земля.
Краткие сведения из истории метеорологии и океанографии. На первых этапах развития метеорологии и океанографии занимались главным образом сбором и накоплением сведений о погоде, морях и океанах. Чаще всего с капризами погоды и моря приходилось сталкиваться морякам. Еще со времен парусного флота они вели наблюдения за состоянием моря и погодой. Но лишь в XVIII в. собранные мореплавателями сведения были систематизированы. Начался период разработки приборов и научных методов наблюдений за гидрометеорологическими явлениями. Во второй половине XVIII в. была организована небольшая сеть частных метеорологических станций в Европе. По инициативе моряков в 1853 г. в Брюсселе была созвана Международная конференция, посвященная вопросам передачи сведений о погоде положившая начало развитию международного сотрудничества в изучении метеорологических явлений и предсказаний погоды. В этот период, благодаря деятельности выдающегося французского астронома У. Леверье и английского адмирала Р. Фиц-Роя, возникла новая ветвь метеорологической науки - синоптическая метеорология и служба погоды.
В России регулярные метеорологические и океанографические наблюдения начались в 1722 г. по распоряжению Петра I. Кроме этого ученые вели наблюдения во время экспедиций и путешествий.
Много внимания развитию гидрометеорологии уделял М. В. Ломоносов, который дал научное объяснение некоторым явлениям и процессам, происходящим в атмосфере, океанах и морях, создал ряд приборов, позволяющих наблюдать и количественно определять величины гидрометеорологических элементов. М. В. Ломоносов особо подчеркивал важное практическое значение гидрометеорологии для мореплавания. Им были составлены для судоводителей специальные руководства для плавания с учетом гидрометеорологических условий.
В 1849 г. в России было организовано крупное научное метеорологическое учреждение - Главная физическая обсерватория в Петербурге (теперь Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова). Обсерватория организовала образцовую сеть метеорологических станций, постов в России, наблюдения которых тщательно обрабатывали и печатали. В начале семидесятых годов прошлого века обсерватория стала организатором службы погоды в России. Большую роль в развитии метеорологии сыграло Русское географическое общество и ее член - выдающийся географ-климатолог А. И. Воейков.
Кругосветные плавания отечественных мореплавателей XIX в. И. Ф. Крузенштерна и Ю. Ф. Лисянского, В. М. Головниыа, О. Е. Коцебу, Ф. Ф. Беллинсгаузена и М. П. Лазарева, плавания Ф. П. Литке, С. О. Макарова и многих других сопровождались обширными гидрометеорологическими наблюдениями. По материалам экспедиций были составлены одни из первых отечественных навигационных пособий по морской гидрометеорологии (карты и атласы ветров, течений и др.).
Особенно бурное развитие отечественная гидрометеорология получила после Великой Октябрьской революции. В Первые годы существования советского государства были организованы крупные государственные гидрометеорологические учреждения. В. И. Ленин 21 июня 1921 г. подписал декрет Совета народных комиссаров "Об организации метеорологической службы в РСФСР", который четко определил задачи метеорологического обслуживания различных отраслей народного хозяйства. В 1929 г. было принято решение об объединении метеорологической службы с гидрологической и создании единой государственной гидрометеорологической службы, которой руководил Гидрометеорологический комитет при СНК СССР (теперь Главное управление гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР - ГУ ГМС).
В настоящее время достигнут большой прогресс во всех областях гидрометеорологической науки. Широкое развитие получили работы по исследованию взаимодействия океана с атмосферой, влияние океана на формирование погоды над материками и т. д. С этой целью организуются крупные научные морские экспедиции. В них принимают участие специальные научно-исследовательские суда Академии Наук СССР и ГУ ГМС, а также "корабли погоды", ученые и суда зарубежных стран.
Новый этап в метеорологии наступил с запуском искусственных спутников Земли и космических кораблей.
Погода и климат. Состояние атмосферы у земной поверхности, характеризуемое совокупностью значений метеорологических элементов и явлений, а также последовательным изменением их за определенный промежуток времени, называется погодой.
Метеорологическими элементами называют качественные и количественные характеристики, выражающие физическое состояние атмосферы и происходящих в ней процессов. К ним относят атмосферное давление, температуру воздуха, влажность воздуха, ветер, облачность, количество и вид осадков, видимость, туман, метель, грозу, солнечную радиацию, продолжительность солнечного сияния и др.
Часто те метеорологические элементы, которые наблюдаются визуально, называют атмосферными явлениями (или просто явлениями). Это - осадки, туманы, метели, грозы, зарницы, полярные сияния, пыльные бури, шквалы, смерчи, гололедицы, снежный покров и др.
Погода и состояние моря очень изменчивы во времени и пространстве. Однако для данного географического района или местности можно установить наиболее характерные условия, т. е. многолетний режим метеорологических и гидрологических элементов.
К океанографическим (гидрологическим) элементам и явлениям относятся волнение, уровень, температура воды, течения, соленость, плотность, приливы и др.
Совокупность гидрометеорологических условий, присущих данному району в зависимости от ее географической обстановки, называют климатом.
Погодные условия (в том числе и состояние моря) более или менее изменяются" от лета к зиме, от зимы к лету. Наблюдаются также изменения и от года к году. Но от одного многолетнего периода, для которого вычисляются значения метеорологических и гидрологических элементов, к другому они меняются мало. Можно говорить, что климат обладает устойчивостью. Поэтому учет климатических характеристик представляется важным при решении вопросов строительства того или иного объекта, использования портов, судов и самолетов, планирования и выбора мест ловли рыбы, выбора маршрута перехода и т. д.
