Глава 12 Погода и климат

12.1. Погода. Классификация погод

Погода – физическое состояние атмосферы в данное время над определенной территорией. Элементы погоды: температура воздуха, влажность, облачность, осадки, атмосферное давление, ветер. Атмосферные явления – гроза, туман, метель, пыльная буря и др. – также относятся к погоде. Таким образом, погода – это сочетание, своеобразный ансамбль всех ее элементов, которые взаимосвязаны и закономерно меняются во времени и в пространстве. Погода представляет собой внешнее проявление процессов, происходящих в атмосфере.

Характерные свойства погоды – изменчивость и многообразие. Изменения погоды могут быть периодическими и непериодическими.

Периодические изменения погоды обусловлены суточными и годовыми различиями в поступлении солнечной радиации. С ними связаны регулярные суточные и сезонные изменения всех вышеперечисленных элементов погоды. Суточные изменения весьма закономерны и четко выражены в жарком поясе, а во внетропических широтах нарушаются активной циклонической деятельностью. Годовые изменения в жарком поясе связаны не столько с термическими условиями, сколько с режимом увлажнения. Во внетропических широтах, наоборот, лето и зима прежде всего термические сезоны года.

Непериодические изменения погоды обусловлены адвекцией воздушных масс и фронтальными процессами. Они наблюдаются во всех районах Земли, но характерны прежде всего для умеренных и холодных поясов, что мы ощущаем в повседневной жизни.

С частой сменой погод связано их многообразие. Существуют классификации погод по разным признакам и критериям.

На основании радиационного баланса выделены три большие группы погод: безморозные, с переходом суточной температуры через 0°С, и морозные погоды. Внутри этих групп с учетом комплексных типов погоды суток обособляются 16 классов погод. Например, в группе безморозных погод выделяются классы от суховейно-засушливой (t°_сс > 22°С, f_сс < 40%) до влажно-тропической (t°_cc > 22°С, f_сс > 80%) погоды; в группе морозных погод – от слабоморозных (t°_сс от 0 до -12,5°С) до крайне морозных (tº_сс < -42,5 °С), а среди них – погода с ветром и без ветра, что чрезвычайно важно при морозе. Эта классификация погод находит применение в практике сельского хозяйства и рекреации.

По происхождению выделяются две большие группы погод. Фронтальные погоды свойственны циклонам и обусловлены взаимодействием в них теплых и холодных воздушных масс, обладающих разными физическими свойствами. Внутримассовые погоды связаны с нагреванием или охлаждением воздуха от земной поверхности.

Из фронтальных погод рассмотрим погоды теплого фронта и холодных фронтов, последовательно сменяющих друг друга при прохождении циклонов в умеренных широтах северного полушария.

Теплый фронт, как отмечалось ранее, образуется при наступлении теплого воздуха на холодный. Над Европой он чаще случается в холодное полугодие. Теплый фронт характерен для передней части циклона. Основные метеорологические явления, связанные с ним, следующие: температура постепенно растет и после прохождения линии фронта существенно увеличивается. Ширина облачной зоны составляет около 900 км, причем облака образуются в определенной последовательности – сначала наблюдатель видит перистые, затем перисто-слоистые, высокослоистые и, наконец, слоисто-дождевые облака; при этом возрастает относительная и абсолютная влажность воздуха и облачность. Из слоисто-дождевых облаков за 300 – 400 км до линии фронта начинают выпадать обложные осадки, усиливающиеся по мере приближения линии фронта. На линии фронта и за ней возникают слоистые облака и адвективные туманы. Давление постепенно понижается. Ветер усиливается при прохождении линии фронта и меняет направление; в частности, над Европой – чаще всего на устойчивое юго-западное (см. рис. 57).

Холодные фронты образуются при наступлении холодного воздуха на теплый. Они чаще случаются в теплое полугодие, особенно над территорией России. Выделяют холодный фронт первого рода – медленный и второго рода – быстрый, которые характеризуются разными типами погод.

При холодном фронте первого рода холодный воздух медленно подтекает под теплый, который спокойно натекает на него. При ^том синоптические процессы развиваются в обратной последовательности по сравнению с погодой теплого фронта. После линии фронта температура медленно понижается; облачная зона занимает около 500 км в ширину. Слоисто-дождевые облака постепенно переходят в высокослоистые, затем следуют перисто-слоистые и перистые. Облачность и влажность воздуха постепенно уменьшаются, но из слоисто-дождевых, а иногда и высокослоистых облаков выпадают обложные осадки. Давление воздуха постепенно возрастает, ветер усиливается лишь на линии фронта, потом ослабевает и меняет направление с юго-западного на северное. Внутри холодной воздушной массы, за линией фронта, из-за неустойчивой стратификации в прогревающемся холодном воздухе летом возможны внутримассовые зафронтальные локальные ливневые осадки из кучево-дождевых облаков (см. рис. 58).

При холодном фронте второго рода погода иная, так как при его прохождении существенно и бурно меняются все метеорологические величины. Холодный воздух движется быстро и тупым клином подтекает под теплый, который резко подбрасывается вверх до линии фронта и опускается над ней. При этом образуются мощные кучево-дождевые облака, часто в виде вала, выпадают ливневые осадки, летом с градом, наблюдаются грозы (они случаются даже зимой, при отрицательных температурах воздуха). После прохождения линии фронта осадки в основном прекращаются, но иногда выпадают и из высококучевых облаков. Температура за линией фронта значительно понижается. Давление воздуха стремительно падает перед линией фронта, но резко возрастает после нее. Ветер перед линией фронта усиливается до бури, и после прохождения фронта меняет направление с юго-западного на северо-западное и северное. Внутри холодной воздушной массы летом возможны ливни (см. рис. 59).

Погоды фронтов окклюзии (по типу теплого и холодного фронтов) весьма сложны, но напоминают рассмотренные фронтальные погоды.

Перечисленная смена погод типична при прохождении через наблюдателя центральных и южных (в северном полушарии) периферий циклонов, причем, чем ближе к центру, тем меньший промежуток времени проходит между прохождением теплого и холодного фронтов. Если циклон следует мимо наблюдателя своей северной периферией, то погода более однообразна. Сюда распространяется влияние облачности теплого фронта, хотя сам он проходит южнее; из слоисто-дождевых облаков выпадают холодные моросящие дожди.

Из внутримассовых погод отметим погоду конвективного типа и радиационного выхолаживания.

Погода конвективного типа характерна в течение всего года в жарком поясе, а летом возможна и в умеренных широтах. Ее основная особенность – нагрев суши и воздуха к полудню, появление кучевых и кучево-дождевых облаков, ливневые кратковременные осадки после полудня (в жарком поясе так называемые «зенитальные дожди»). При этой погоде четко выражен суточный ход всех метеоэлементов.

Погода типа радиационного выхолаживания наблюдается весь год в полярных широтах и зимой в умеренных и субполярных широтах над сушей при антициклоне. Крайне низкие температуры в условиях отрицательного радиационного баланса, ясное небо, иногда волнистые облака и слабый снег, слабые ветры – таковы основные метеоусловия при этой погоде. В России она типична в Восточной Сибири.

Изучением погоды и ее прогнозированием занимается особый раздел метеорологии – синоптическая метеорология (греч. synop-tikos – способный все обозреть). В каждой стране существует обширная сеть метеорологических и аэрологических станций, занимающихся получением сведений обо всех элементах погоды, и учреждений, их обрабатывающих с целью прогноза погоды, которые объединяются в Службу погоды. Национальные службы погоды опираются в своей работе на международную программу Всемирной службы погоды, входящую во Всемирную метеорологическую организацию (ВМО) – межправительственное специализированное учреждение ООН (1947) с центром в Женеве. В нашей стране центральным научно-исследовательским и методическим органом Службы погоды является Росгидрометеоцентр в Москве – один их трех мировых метеорологических центров (другие находятся в Вашингтоне и Мельбурне). Метеорологические станции разных разрядов работают по определенной программе и единой методике. Они систематически передают результаты своих наблюдений в зашифрованном виде по особому международному коду в региональные и мировые метеорологические центры. В центрах на определенный момент времени составляют синоптические карты. На них отражено состояние всех элементов погоды и атмосферных процессов – положение циклонов и антициклонов, атмосферных фронтов, зон осадков и др. над обширной территорией. На основании анализа синоптических карт дается оценка важных изменений погоды и ее прогноз. При этом центры учитывают не только

данные наземных станций, но и состояние тропосферы в целом, а также сведения о более высоких слоях атмосферы, полученные с помощью метеорологических ракет и спутников. При обработке полученной информации широко используются современные средства обработки данных. Прогнозы погоды бывают краткосрочными (на 1–3 суток вперед), среднесрочными (4–10 суток), долгосрочными (месяц – сезон). Краткосрочные прогнозы имеют довольно высокую оправдываемость (более 80%). Долгосрочные прогнозы, основанные на научно обоснованном предсказании погоды по годам-аналогам, менее надежны.

Зависимость самочувствия людей и их хозяйственной, особенно сельскохозяйственной, деятельности от погоды заставляет их находить приметы, по которым можно было бы предвидеть погоду. Многие из дошедших до нас народных примет погоды получили в настоящее время научное обоснование.

Предсказание погоды имеет огромное значение для всех отраслей хозяйства: сельского хозяйства, транспорта, многих отраслей промышленности; оно важно в военном деле, в авиации, для повседневной жизни и деятельности людей.