Карта погоды
Карта погоды , также известная как синоптическая карта погоды , отображает различные метеорологические характеристики в определенной области в определенный момент времени и имеет различные символы , каждый из которых имеет определенное значение. [ 1 ] Такие карты используются с середины 19 века и используются в исследовательских целях и целях прогнозирования погоды . Карты с использованием изотерм показывают градиенты температуры, [ 2 ] которые могут помочь обнаружить погодные фронты . Карты Изотах , анализирующие линии равной скорости ветра , [ 3 ] на поверхности постоянного давления 300 или 250 гПа покажите, где реактивная струя находится . Использование диаграмм постоянного давления на уровне 700 и 500 гПа может указывать на движение тропических циклонов . Двумерные линии тока, основанные на скорости ветра на различных уровнях, показывают области схождения и расхождения в поле ветра, что помогает определить расположение элементов в схеме ветра. Популярным типом карты приземной погоды является анализ приземной погоды , который строит изобары для отображения областей высокого и низкого давления . Коды облаков переводятся в символы и наносятся на эти карты вместе с другими метеорологическими данными, которые включаются в синоптические отчеты, отправляемые профессионально подготовленными наблюдателями.
История
[ редактировать ]
Использование карт погоды в современном смысле началось в середине XIX века для разработки теории штормовых систем. [ 4 ] Во время Крымской войны шторм опустошил французский флот в Балаклаве , и французский учёный Урбен Леверье смог показать, что если бы была выпущена хронологическая карта шторма, то путь, по которому он пойдёт, можно было бы предсказать и избежать флотом. .
В Англии учёный Фрэнсис Гальтон услышал об этой работе, а также о новаторских прогнозах погоды Роберта Фицроя . Собрав информацию с метеостанций по всей стране за октябрь 1861 года, он нанес данные на карту, используя свою собственную систему символов, создав тем самым первую в мире карту погоды. Он использовал свою карту, чтобы доказать, что воздух циркулирует по часовой стрелке вокруг областей высокого давления; он ввел термин «антициклон» для описания этого явления. Он также сыграл важную роль в публикации первой карты погоды в газете , для чего модифицировал пантограф (инструмент для копирования рисунков), чтобы вписывать карту на печатные блоки. The Times начала печатать карты погоды, используя эти методы, на основе данных Метеорологического бюро . [ 5 ]
Внедрение общенациональных карт погоды потребовало существования национальных телеграфных сетей, чтобы данные со всей страны могли собираться в режиме реального времени и оставаться актуальными для любого анализа. Первым подобным использованием телеграфа для сбора данных о погоде стала газета Manchester Examiner в 1847 году: [ 6 ]
... заставил нас узнать, протянулся ли электрический телеграф достаточно далеко от Манчестера, чтобы получать информацию из восточных графств ... запросы были сделаны в следующих местах; и гипотезы были возвращены, которые мы добавляем...
Также было важно, чтобы время было стандартизировано для всех часовых поясов , чтобы информация на карте точно отражала погоду в данный момент времени. Стандартизованная система времени была впервые использована для координации британской железнодорожной сети в 1847 году, с введением среднего времени по Гринвичу .
В США Смитсоновский институт развил свою сеть наблюдателей на большей части центральной и восточной части Соединенных Штатов в период с 1840-х по 1860-е годы, когда Джозеф Генри встал у руля. [ 7 ] Корпус связи армии США унаследовал эту сеть между 1870 и 1874 годами по акту Конгресса и вскоре после этого расширил ее до западного побережья. Поначалу использовались не все данные на карте из-за отсутствия стандартизации по времени. Соединенные Штаты полностью приняли часовые пояса в 1905 году, когда Детройт наконец установил поясное время. [ 8 ] [ 9 ]
20 век
[ редактировать ]
Использование фронтальных зон на картах погоды началось в 1910-х годах в Норвегии . Теория полярного фронта приписывается Якобу Бьеркнесу , полученному на основе береговой сети наблюдательных пунктов в Норвегии во время Первой мировой войны . Эта теория предполагала, что основной приток в циклон был сосредоточен вдоль двух линий схождения : одна перед минимумом, а другая - позади минимума. Линия конвергенции перед минимумом стала известна как линия управления или теплый фронт. Висячую зону конвергенции называли линией шквала или холодным фронтом. Области облаков и осадков , по-видимому, были сосредоточены вдоль этих зон конвергенции. Концепция фронтальных зон привела к концепции воздушных масс . Природа трехмерной структуры циклона будет зависеть от развития аэрационной сети в 1940-х годах. [ 10 ] Поскольку передний край изменений воздушных масс напоминал военные фронты Первой мировой войны , для обозначения этих линий стал использоваться термин «фронт». [ 11 ] Соединенные Штаты начали официально анализировать фронты поверхностного анализа в конце 1942 года, когда в центре Вашингтона, округ Колумбия, открылся Аналитический центр WBAN. [ 12 ]
В дополнение к приземным картам погоды метеорологические агентства начали создавать карты постоянного давления. В 1948 году Соединенные Штаты начали серию ежедневных карт погоды, в которых сначала анализировался уровень 700 гПа, что составляет около 3000 метров (9800 футов) над уровнем моря . [ 13 ] К 14 мая 1954 года анализировалась поверхность высотой 500 гПа, что составляет около 5520 метров (18 110 футов) над уровнем моря. [ 14 ] Попытки автоматизировать построение карт начались в США в 1969 году. [ 15 ] процесс завершился в 1970-х годах. Аналогичная инициатива была начата в Индии Индийским метеорологическим департаментом в 1969 году. [ 16 ] Гонконг завершил процесс автоматизированного построения поверхностных слоев к 1987 году. [ 17 ]
К 1999 году компьютерные системы и программное обеспечение, наконец, стали достаточно сложными, чтобы обеспечить возможность накладывать на одну и ту же рабочую станцию спутниковые изображения, радиолокационные изображения и поля, полученные из моделей, такие как толщина атмосферы и фронтогенез, в сочетании с наземными наблюдениями, чтобы добиться наилучшего результата. возможен поверхностный анализ. В США такое развитие событий произошло, когда рабочие станции Intergraph были заменены рабочими станциями n- AWIPS . [ 18 ] К 2001 году различные анализы поверхности, проведенные Национальной метеорологической службой, были объединены в «Единый анализ поверхности», который выходит каждые шесть часов и объединяет анализы четырех различных центров. [ 19 ] Последние достижения как в области метеорологии , так и в области географических информационных систем позволили разработать точно адаптированные продукты, которые выводят нас из традиционной карты погоды в совершенно новую сферу. Информация о погоде может быть быстро сопоставлена с соответствующими географическими деталями. Например, условия обледенения можно нанести на карту дорожной сети. Вероятно, это будет продолжать приводить к изменениям в способах создания и отображения поверхностного анализа в течение следующих нескольких лет. [ 20 ]
Построение данных
[ редактировать ]
Модель станции представляет собой символическую иллюстрацию, показывающую погоду , происходящую на данной передающей станции . Метеорологи создали модель станции для отображения ряда погодных элементов на небольшом пространстве на картах погоды. Карты, заполненные плотными моделями станций, могут быть трудными для чтения, но они позволяют метеорологам, пилотам и морякам видеть важные погодные условия. Компьютер рисует модель станции для каждого места наблюдения. Модель станции в основном используется на картах погоды на поверхности, но ее также можно использовать для отображения погоды на высоте. Завершенная карта модели станции позволяет пользователям анализировать закономерности давления воздуха, температуры, ветра, облачности и осадков. [ 21 ]
В графиках моделей станций используется международно признанное соглашение о кодировании, которое мало изменилось с 1 августа 1941 года. Элементы графика показывают ключевые элементы погоды, включая температуру , точку росы , ветер, облачный покров, атмосферное давление, тенденцию давления и осадки. [ 22 ] [ 23 ] Ветры имеют стандартные обозначения при нанесении на карты погоды. Более века назад ветры изображались в виде стрелок: перья только с одной стороны обозначали пять узлов ветра, а перья с обеих сторон обозначали скорость ветра 10 узлов (19 км/ч). Обозначение изменилось на половину стрелы: половина зазубрины ветра обозначала пять узлов, полная зазубрина - десять узлов, а вымпел - пятьдесят узлов.
Из-за структуры кода SYNOP для каждой передающей станции, отображаемой на карте погоды, можно нанести максимум три символа облаков. Все типы облаков кодируются и передаются обученными наблюдателями, а затем наносятся на карты как низкие, средние или высокие уровни с использованием специальных символов для каждого основного типа облаков. Любой тип облаков со значительной вертикальной протяженностью, который может занимать более одного этажа, кодируется как низкий (кучевые и кучево-дождевые) или средний (дождевые) в зависимости от уровня высоты или этажа, на котором они обычно первоначально формируются, помимо любого вертикального роста, который имеет место. [ 24 ] [ 25 ] Символ, используемый на карте для каждого из этих этапов в определенное время наблюдения, обозначает род, вид, разновидность, мутацию или движение облаков, которое считается наиболее важным в соответствии с критериями, установленными Всемирной метеорологической организацией (ВМО). Если эти элементы для какого-либо этажа в момент наблюдения считаются равнозначными, то преобладающий по количеству тип кодируется наблюдателем и наносится на карту погоды с использованием соответствующего символа. Специальные карты погоды в авиации показывают зоны обледенения и турбулентности. [ 26 ]
Типы
[ редактировать ]
Авиационные карты
[ редактировать ]Авиационные интересы имеют свой собственный набор погодных карт. Один тип карты показывает, где действуют VFR (правила визуального полета) и где действуют IFR (правила полета по приборам). Графики изображения погоды показывают высоту потолка (уровень, на котором по крайней мере половина неба покрыта облаками) в сотнях футов, текущую погоду и облачный покров. [ 27 ] На картах обледенения показаны районы, где обледенение может представлять опасность для полетов. Карты, связанные с авиацией, также показывают области турбулентности. [ 28 ]
Графики постоянного давления
[ редактировать ]
Диаграммы постоянного давления обычно содержат нанесенные значения температуры, влажности, ветра и высоты по вертикали над уровнем моря поверхности давления. [ 29 ] Они имеют разнообразное применение. В гористой местности западной части США и Мексиканского нагорья поверхность давления 850 гПа может быть более реалистичным изображением погодных условий, чем стандартный анализ поверхности. Используя поверхности давления 850 и 700 гПа, можно определить, когда и где в нижних частях тропосферы происходит адвекция тепла (совпадающая с вертикальным движением вверх) и адвекция холода (совпадающая с вертикальным движением вниз ) . Области с небольшими понижениями точки росы и ниже нуля указывают на наличие обледенения самолетов. [ 30 ] Поверхность давления 500 гПа можно использовать в качестве примерного ориентира для движения многих тропических циклонов . Более мелкие тропические циклоны, испытывающие вертикальный сдвиг ветра , обычно управляются ветрами на уровне 700 гПа. [ 31 ]
Использование диаграмм постоянного давления 300 и 200 гПа может указывать на силу систем в нижней тропосфере, поскольку более сильные системы у поверхности Земли отражаются как более сильные элементы на этих уровнях атмосферы. На этих уровнях проводятся изотахи, представляющие собой линии равной скорости ветра. Они помогают находить максимумы и минимумы в схеме ветра. Минимумы ветрового режима наверху благоприятны для тропического циклогенеза . Максимумы в картине ветра на различных уровнях атмосферы указывают на места струйных течений. Области с температурой ниже -40 ° C (-40 ° F) указывают на отсутствие значительного обледенения, пока нет активной грозовой деятельности. [ 30 ]
Анализ приземной погоды
[ редактировать ]
Анализ приземной погоды — это тип карты погоды, на которой показаны положения областей высокого и низкого давления , а также различные типы систем синоптического масштаба, такие как фронтальные зоны . На этих картах можно нарисовать изотермы, которые представляют собой линии равной температуры. Изотермы обычно изображаются сплошными линиями в предпочтительном температурном интервале. [ 2 ] Они показывают температурные градиенты, что может быть полезно при обнаружении фронтов, находящихся на теплой стороне больших температурных градиентов. Построив линию замерзания, изотермы могут быть полезны при определении типа осадков. Мезомасштабные границы, такие как тропические циклоны , границы оттока и линии шквалов, также анализируются при анализе приземной погоды.
На этих картах проводится изобарический анализ, который предполагает построение линий равного среднего давления на уровне моря . Самые внутренние замкнутые линии указывают положения относительных максимумов и минимумов поля давления. Минимумы называются областями низкого давления, а максимумы — областями высокого давления . Максимумы часто обозначаются буквами H, тогда как минимумы обозначаются буквами L. Вытянутые области низкого давления, или впадины, иногда изображаются толстыми коричневыми пунктирными линиями вдоль оси впадин. [ 32 ] Изобары обычно используются для размещения границ поверхности от конских широт к полюсу, а анализ линий тока используется в тропиках. [ 33 ] Анализ линий тока представляет собой серию стрелок, ориентированных параллельно ветру и показывающих движение ветра в определенной географической области. Буквы «C» обозначают циклонический поток или вероятные области низкого давления, а буквы «А» обозначают антициклонический поток или вероятные положения областей высокого давления. [ 34 ] Область сливающихся линий тока показывает расположение линий сдвига в тропиках и субтропиках. [ 19 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Энкарта (2009). "Диаграмма" . Корпорация Майкрософт . Архивировано из оригинала 1 ноября 2007 г. Проверено 25 ноября 2007 г.
- ^ Jump up to: а б DataStreme Атмосфера (28 апреля 2008 г.). «Температура воздуха» . Американское метеорологическое общество. Архивировано из оригинала 11 мая 2008 г. Проверено 7 февраля 2010 г.
- ^ Джей Снивели (2010). «ХИДЖ» . КАРТЫ GPS. Архивировано из оригинала 02 апреля 2018 г. Проверено 30 января 2010 г.
- ^ Человеческий интеллект (25 июля 2007 г.). «Фрэнсис Гальтон (1822–1911)» . Университет Индианы . Проверено 18 апреля 2007 г.
- ^ Аллаби, Майкл (2009). Атмосфера: научная история воздуха, погоды и климата . Издательство информационной базы. ISBN 9780816060986 . Проверено 7 декабря 2013 г.
- ^ Стивен Робертс. «Удаленное письмо — компании и погода» .
- ^ Джон Д. Кокс (2002). Стражи шторма: бурная история прогнозирования погоды от воздушного змея Франклина до Эль-Ниньо . John Wiley & Sons, Inc., стр. 53–56 . ISBN 978-0-471-38108-2 .
- ^ Веб-выставки (2008). «Летнее время» . Идея . Проверено 24 июня 2007 г.
- ^ Национальное управление океанических и атмосферных исследований (30 мая 2007 г.). «Расширяющееся присутствие» . Министерство торговли США . Проверено 31 января 2010 г.
- ^ Университет Оклахомы. Норвежская модель циклона. Архивировано 1 сентября 2006 г. на Wayback Machine . Проверено 17 мая 2007 г.
- ^ Бюро метеорологии (2010 г.). «Воздушные массы и карты погоды» . Содружество Австралии . Проверено 6 февраля 2010 г.
- ^ Центр прогнозов погоды (01 марта 2007 г.). «Краткая история Центра прогнозов погоды» . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Проверено 1 июля 2014 г.
- ^ Бюро погоды США (1 июля 1948 г.). «Карта погоды на день» . Министерство торговли США . Проверено 6 февраля 2010 г.
- ^ Бюро погоды США (14 мая 1954 г.). «Карта погоды на день» . Министерство торговли США . Проверено 6 февраля 2010 г.
- ^ Национальный метеорологический центр (январь 1969 г.). «Проспект программы отображения цифровых факсимильных инкодеров NMC» (PDF) . Управление служб экологических наук . Проверено 5 мая 2007 г.
- ^ «Из архива (12 июля 1969 г.): Прогнозы с помощью компьютера» . Индус . 12 июля 2019 г. ISSN 0971-751X . Проверено 18 июля 2019 г.
- ^ Гонконгская обсерватория (3 сентября 2009 г.). «Компьютерная система Гонконгской обсерватории и ее приложения» . Правительство Специального административного района Гонконг. Архивировано из оригинала 31 декабря 2006 г. Проверено 6 февраля 2010 г.
- ^ Центр гидрометеорологических прогнозов (2000 г.). «Отчет о проделанной работе Центра гидрометеорологических прогнозов за 1999 год» . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Проверено 5 мая 2007 г.
- ^ Jump up to: а б Дэвид М. Рот (14 декабря 2006 г.). «Руководство по унифицированному анализу поверхностей» (PDF) . Центр гидрометеорологических прогнозов . Проверено 22 октября 2006 г.
- ^ С.А. Сасиндран, Л. Харендупракаш, Л.С. Ратор и В.С. Сингх (5 декабря 2004 г.). «ГИС-приложение для анализа и прогнозирования погоды» . GISDevelopment.net . Проверено 5 мая 2007 г.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ «Введение в рисование изоплет» . Ко Ко РАХС . Климатический центр Колорадо. 2005. Архивировано из оригинала (PDF) 28 апреля 2007 года . Проверено 29 апреля 2007 г.
- ^ Национальная метеорологическая служба (2003). Пример модели станции. Проверено 29 апреля 2007 г.
- ^ Таттл, доктор Элизабет Р. (2005). «Карты погоды» . Дж. Б. Калверт. Архивировано из оригинала 9 июля 2008 года . Проверено 10 мая 2007 г.
- ^ Всемирная Метеорологическая Организация, изд. (1975). Этажи, Международный атлас облаков . Том. I. стр. 15–16 . ISBN 978-92-63-10407-6 . Проверено 26 августа 2014 г.
- ^ Кермер, Джим (2011). «Облачный бутик Государственной метеорологической программы Плимута» . Плимутский государственный университет .
- ^ НОАА , изд. (3 сентября 2007 г.). Федеральный метеорологический справочник (FMH) № 2 (PDF) . НОАА. п. С-17 . Проверено 26 ноября 2014 г.
- ^ Корпорация Unisys (2009 г.). «Детали данных о поверхности» . Проверено 7 февраля 2010 г.
- ^ Джеппесен (6 мая 2008 г.). «Помощь погоде» . Архивировано из оригинала 7 июня 2008 г. Проверено 7 февраля 2010 г.
- ^ Глоссарий метеорологии (июнь 2000 г.). «График постоянного давления» . Американское метеорологическое общество . Архивировано из оригинала 6 июня 2011 г. Проверено 6 февраля 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Терри Т. Ланкфорд (1999). Обледенение самолета: руководство для пилота . МакГроу-Хилл Профессионал. стр. 129–134. ISBN 978-0-07-134139-4 .
- ^ ВМС США (2007). «Раздел 1. Влияние на движение тропических циклонов» . Проверено 6 февраля 2010 г.
- ^ Эдвард Дж. Хопкинс, доктор философии. (10 июня 1996 г.). «Таблица анализа приземной погоды» . Университет Висконсина . Проверено 10 мая 2007 г.
- ^ Бюро метеорологии (2010 г.). «Карта погоды» . Содружество Австралии . Проверено 6 февраля 2010 г.
- ^ Национальной метеорологической службы Управление прогнозов Гонолулу, Гавайи (07 февраля 2010 г.). «Анализ трубопроводов Тихого океана» . Штаб-квартира Тихоокеанского региона . Проверено 7 февраля 2010 г.
