Скорочення

ГМЦ АМЦ ВМО ЦА ЗПС ПС ІКАО МДВ ГША CТНР СГЯ НЯ ВВХ СГК ЛНШ МНС ПВФЗ ТЯН МКК ЄТР SHLW FL АСООІ ЄЦСПП ВАМ ГМЦ МОS SWL ОА ЛЗП ПЛМ МВ UKMO CМ ГМЦ

– Гідрометцентр – авіаційний метеорологічний центр – Всесвітня Метеорологічна Організація – цивільна авіація – злітно-посадкова смуга – пасажирське судно – Міжнародна організація цивільної авіації (від англ. International Civil Aviation Organization) – метеорологічна дальність видимості – граничний шар атмосфери – струминні течії нижніх рівнів – стихійні гідрометеорологічні явища – небезпечні явища – вимірник висоти хмарності – системи глибокої конвекції – лінії нестійкості (шквалів) – Міністерство з надзвичайних ситуацій – планетарна висотна фронтальна зона – турбулентність ясного неба – мезомасштабні конвективні комплекси – Європейська територія Росії – (Significant High Level Weather) – особливі явища на верхніх рівнях, тобто в шарі атмосфери від 400 до 70 гПа або від FL250 до FL630 – ешелон польоту (відстань між сусідніми FL дорівнює 100 футів або 30 м) – автоматизована система оперативної обробки інформації – Європейський центр середньострокових прогнозів погоди – відділ авіаційної метеорології Гідрометцентру Росії – model output statistics – significant weather chart for low-level – об’єктивний аналіз – Лабораторія зональних прогнозів Гідрометцентру Росії – полулагранжева скінченнорізницева модель – максимальний вітер – Метеорологічна служба Великобританії (United Kingdom Meteorological Office) – спектральна модель Гідрометцентру Росії (конфігурація Т85L31)

1 Прогноз напрямку та швидкості вітру

Мета роботи: вивчити методи діагнозу і прогнозу вітру. Набути практичних навичок прогнозу швидкості та напрямку вітру біля поверхні землі та на висотах.

1.1 Основні споживачі прогнозу вітру

Вітер є важливим показником стану атмосфери; він безпосередньо суттєво впливає на роботу різних галузей народного господарства.

Основними галузями господарства, яким необхідна прогностична інформація про вітер, є:

- енергетика, для якої сильний вітер може визвати обрив проводів, перекидання опор ліній електропередач, вихід із ладу електричних підстанцій і, як наслідок, недоотримання енергії різними споживачами (в тому числі і комунальним господарством);

- зв'язок, який порушується із-за обривів повітряних ліній зв’язку та деформації антен;

- сільське господарство, для якого небезпечний як сильний, так і слабкий вітер: сильний вітер може визвати полягання посівів (а іноді вивітрювання насіння із ґрунту) і загибель врожаю в садах; слабкий вітер (особливо штиль) сприяє накопиченню шкідливих мікроорганізмів та забруднюючих домішок, що пошкоджують посіви;

- транспорт, всі його види: авіація, авто- і залізничний транспорт, а також морський і річковий транспорт несуть великі збитки із-за недообліку вітру, особливо сильного.

Більше всього страждає авіація. Так, наприклад, при сильному вітрі повітряне судно (ПС) не завжди може злетіти з аеродрому, виконати посадку, політ по заданому маршруту, провести авіахімічні роботи; можливе пошкодження ПС на землі. Суттєві економічні втрати несуть авіапідприємства в разі закриття аеропорту і затримки вильоту (посадки). Крім того, для авіації має важливе значення як швидкість, так і напрямок вітру у зв’язку з труднощами при зльоті і посадці при сильному боковому вітрі.

Робота автомобільного транспорту також залежить від вітру. Сильний вітер збільшує витрату пального для великовантажних автомобілів, зменшує стійкість і керованість автомобілем на слизькій трасі.

Обрив проводів контактної мережі, повалені вітром дерева на колії гальмують роботу залізничного транспорту.

Робота морського і річкового транспорту також, в значній мірі, залежить від вітру. Це – вітрове збурення поверхні в акваторіях водоймищ, дрейф суден, їх обмерзання, згінно-нагінні явища, ускладнення роботи в порту тощо.

- комунальне господарство: це порушення в населених пунктах повітряних ліній електропередач та зв’язку, повалені дерева і рекламні щити, зірвані покрівлі будівель та вибиті шибки, а іноді навіть людські жертви;

- лісове господарство: вітровали призводять до загибелі частини лісу, до його забруднення поваленими деревами. Великих втрат сильний вітер завдає заповідникам, заказникам, садам та паркам.

- будівництво: простій баштових кранів, що мають обмеження в експлуатації по швидкості вітру, обертається значними збитками для будівельних організацій.

До переліку організацій можна включити також екологічні, курортні і медичні служби, спортивні та риболовецькі підприємства, засоби масової інформації тощо.

Загальні відомості про вітер та одиниці його виміру. Вітром називається рух повітря відносно земної поверхні під дією сили баричного градієнта, сили тертя, відхиляючої сили оберту Землі та відцентрової сили.

Напрямок вітру (звідки дує вітер) – вимірюють в кутових градусах або румбах від напрямку на північ.

Швидкість вітру вимірюється в м·с^-1, км·год^-1, вузлах або умовних одиницях (балах). Швидкість вітру, що дорівнює одному вузлу, відповідає одній морській милі (1852 м) за годину або наближено 0,5 м·с^-1.

Для визначення швидкості (сили) вітру в умовних одиницях використовується дванадцятибальна шкала Бофорта (табл. 1.1).

Таблиця 1.1 - Значення швидкості вітру в різних одиницях

Бал шкали Бофорта	м·с-1	Бал шкали Бофорта	м·с-1
0	0 – 0,2	7	13,9 – 17,1
1	0,3 – 1,5	8	17,2 – 20,7
2	1,6 – 3,3	9	20,8 – 24,4
3	3,4 – 5,4	10	24,5 – 28,4
4	5,5 – 7,9	11	28,5 – 32,6
5	8,0 – 10,7	12	> 32,7
6	10,8 – 13,8

Для переводу швидкості вітру із одних одиниць в інші існують емпіричні формули:

и₁ = 2В – 1, (1.1)

и₂ = 1,87 . (1.2)

де В – бал шкали Бофорта; и₁ – швидкість вітру в м·с^-1; и₂ – швидкість вітру у вузлах.

Формула (1.1) справедлива до В ≤ 8, а (1.2) – для всієї шкали.

Крім того, при візуальних спостереженнях над морською поверхнею часто використовують поняття: штиль (В = 0), помірний вітер (В = 4), сильний вітер (В = 6), шторм (В = 10), ураган (В = 12).

У сучасній практиці найбільш поширеними одиницями виміру вітру є: для напряму – кутові градуси, для швидкості вітру біля землі – м·с^-1 та вузли, а на висотах – км·год^-1.

Стихійні метеорологічні явища, пов’язані з вітром. До небезпечних стихійних явищ відносяться: вітер і шквали – максимальна швидкість 25 м·с^-1 і більше, на високогір’ї Карпат та в гірських районах Криму (Плай, Пожежевська, Ай-Петрі, Ангарський перевал) - 40 м·с^-1 і більше. На Україні сильний вітер спостерігається головним чином в холодний період року з максимумом в січні (23%), майже така ж його повторюваність ранньою весною (22%) і пізньою осінню (19%). Сильний вітер, піднімаючи в повітря пил і сніг, збільшує навантаження на проводи, висотні споруди, погіршує видимість і тим самим ускладнює рух транспорту. При сильному вітрі відбувається інтенсивне випаровування, що різко знижує вологість ґрунту. Певних закономірностей в просторовому розподілі шквалонебезпечних ситуацій для території України не виявлено, хоча вони можуть створюватися майже щорічно (імовірність 77%). Шквали часто призводять до катастрофічних наслідків, які наносять збитки насамперед сільськогосподарському виробництву та спричиняють полягання зернових посівів, поломку дерев, іноді руйнують споруди і обривають лінії електропередач, призупиняють будівельні роботи. Наприклад, 11.10.2003 р. сильний вітер, обумовлений виходом південного циклону, паралізував життєдіяльність майже півтори тисячі населених пунктів 13 областей України та Автономної Республіки Крим (АР Крим).

Смерчі – вихори з вертикальною віссю обертання, що дуже рідко утворюються та важко реєструються. Як правило, смерчі виникають тільки в теплий період року. Однак, у Дніпропетровській області був зафіксований смерч 1 березня 2004 р., який заподіяв значних матеріальних збитків внаслідок руйнування споруд, обриву ліній електропередач і зв’язку, поломки дерев. За період 1951 – 2003 рр. зареєстровано 39 випадків смерчів. Найбільша повторюваність смерчонебезпечних ситуацій характерна для АР Крим, Волинської, Запорізької, Київської, Херсонської, Черкаської областей. Швидкість вітру визначається по руйнівній силі смерчу і досягає в ньому сотні кілометрів на годину. Швидкість переміщення самого вихору становить 40…70 км·год^-1, що відповідає швидкості переміщення «рухомих» фронтів та циклонів. Смерчі мають величезну руйнівну силу, часто викликають катастрофічні руйнування і призводять до людських жертв.

Шкваловий ворот розміщується в зоні протилежних рухів повітря попереду грозової хмари. Звичайно вихор рухається на висоті 500 м, але іноді знижується до 30…50 м. Після проходження вихрового валу наступає шквал, тобто різке посилення швидкості вітру до 20…40 м·с^-1, яке супроводжується зміною його напрямку. При цьому спостерігається значне зниження температури і збільшення тиску внаслідок поширення охолодженого повітря.

Дуже потужна грозова хмара нерідко супроводжується смерчем – сильним вихором, у якого майже вертикальна або зігнута вісь обертання. Зовні такий вихор виглядає як звисаючий із хмари і сягаючий поверхні землі кручений хмаровий стовп, подібний до величезного хоботу. Смерчі трапляються над сушею і морем (водяний смерч). Діаметр смерчу над сушею звичайно буває більше 100 м, а водяного – від 25 до 100 м. Вертикальні рухи при смерчах досягають величезних швидкостей до 90 м·с^-1, які пояснюються різким зниженням тиску в центрі смерчу на 40…100 гПа. Ширина смуг, що руйнуються від смерчу, невелика (від декількох сотень метрів до 5 км). Але наслідки при цьому можуть виявитися надзвичайними: жертви серед населення, повалені дерева, стовпи та щогли, зруйновані будови та споруди, загибель сільськогосподарської продукції та тварин, аварії та катастрофи на усіх видах транспорту тощо. Смерч може підняти у повітря і перенести на декілька метрів велику худобу, колоди, трактори і навіть залізничні вагони. Мілкі ріки та водосховища смерч може висмоктати до дна, як це сталося з Москвою-рікою у 1904 р.

Сильні пилові (піщані) бурі – перенесення пилу і піску вітром швидкістю 15 м·с^-1 і більше з висушеної поверхні ґрунту. В Україні пилові бурі виникають щорічно (імовірність 100%), а стихійні – майже раз в два роки (імовірність 50%). Особливо потерпає від них сільське господарство, з полів зноситься шар родючої землі, пошкоджуються посіви. Пилові бурі погіршують санітарно-гігієнічні умови міст, експлуатацію транспорту. Найбільшого збитку завдають тривалі, так звані «чорні бурі», які діють на протязі декількох годин і навіть діб та спостерігаються звичайно ранньою весною на півдні України. Вони виникають, коли над Чорним морем утворюється малорухома циклонічна зона, а над східними районами Європейської території Росії – сталий антициклон. Таке поєднання баричних зон зумовлює створення штормових східних вітрів у південних районах України, що дмуть декілька днів. Опади при цьому відсутні, ґрунт швидко висихає і не закріплюється рослинністю.

Сильні хуртовини (завірюхи) – перенесення снігу, що випадає або раніше випав, вітром швидкістю 15 м·с^-1 і більше протягом дня або ночі.

Щорічна ймовірність виникнення завірюх в Україні майже 96%. Сильний вітер, випадіння снігу, а також його вітровий підйом з поверхні порушують нормальну роботу транспорту; в гірських районах завірюхи можуть створити ситуацію, що сприяє сходу снігових лавин, а це, в свою чергу, може викликати великі руйнування, людські жертви, загибель тварин і рослин. Завірюхи спостерігаються, головним чином, в зоні теплих фронтів циклонів, що активно розвиваються та швидко переміщуються із заходу або з півдня. Звичайно циклон поглиблюється, баричні градієнти у ньому зростають і вітер значно посилюється. Крім того, в передній частині циклону відбувається інтенсивний розвиток висхідних рухів, що призводить до утворення дуже потужної хмарності та рясних опадів.