Руководство по краткосрочным прогнозам погоды (третье издание) состоит из двух частей. Первая, общая часть Руководства посвящена основам теории и практики прогноза атмосферных процессов и методам прогноза явлений погоды. Во второй части Руководства, состоящей из пяти выпусков, описаны региональные методы прогноза для Европейской территории СССР и Закавказья (выпуск 1), Урала и Сибири (выпуск 2), Средней Азии (выпуск 3), Казахстана (выпуск 4) и Дальнего Востока (выпуск 5).
В общую часть Руководства включены с некоторыми изменениями методы анализа и прогноза погоды из второго издания Руководства и методических указаний, а также новые методы прогноза, разработанные в течение последних 20 лет и получившие широкое использование в оперативной работе УГКС Госкомгидро-мета.
В новом издании Руководства по сравнению с предыдущим широко представлены количественные методы синоптического краткосрочного прогноза погоды, а также некоторые схемы прогноза ряда метеорологических элементов и явлений погоды. Синоптический метод прогноза погоды по-прежнему остается основным в оперативной работе прогностических учреждений наряду с быстрым внедрением в практику численных методов прогноза.
При изложении материала в Руководстве обращалось большое внимание на возможность разных подходов к решению прогностических задач, а также на четкое описание физических основ методики краткосрочного прогноза погоды.
Обозначения физических величин общепринятые, однако в некоторых разделах допускаются отклонения (пояснения даются по тексту). При указании сроков метеорологических наблюдений имеется в виду московское декретное зимнее время.
Использование при прогнозе погоды спутниковой информации, а также методов авиационных прогнозов излагается сокращенно, ввиду наличия специальных пособий по этим вопросам.
Подготовленные к изданию тексты рукописей Руководства по краткосрочным^ прогнозам погоды одобрены решениями ученого совета Гидрометцентра СССР, а также решениями ученых советов УкрНИИ, ЗакНИИ, ЗапСибНИИ, САНИИ, КазНИИ, ДВНИИ. Изложенные в Руководстве методы прогноза погоды рекомендованы к внедрению в оперативную практику Центральной методической комиссией по гидрометеорологическим прогнозам (ЦМКП), учеными советами НИИ и научно-техническими советами УГКС Госкомгидромета. Настоящий текст Руководства 30 ноября 1984 г. рассмотрен ЦМКП Госкомгидромета и рекомендован к опубликованию.
Оглавление
о
Предисловие .............................
Глава 1. Уравнения динамики и термодинамики атмосферы и основные
выводы из них....................... "
Введение. Постановка задачи анализа и прогноза изменений метеорологических элементов со временем .............. 6
1.1. Система уравнений гидротермодинамики атмосферы, .... 7
1.2. Вихрь и дивергенция скорости............. 13
1.3. Уравнение вихря скорости ............... 16
1.4. Общая формула для анализа локальных изменений геопотенциальных высот изобарических поверхностей ... 18
1.5. Способы расчета вихревой и дивергентной составляющих локального изменения высот изобарических поверхностей 24
1.6. Графический способ прогноза вихревой составляющей изменения геопотенциала (dff/dt)B ............ 26
1.7. Диагноз и прогноз изменений приземного давления ... 27
1.8. Диагноз и прогноз локальных изменений барического поля
в квазигеострофическом приближении.......... 31
Глава 2. Гидродинамические и синоптико-гидродинамические численные
схемы прогноза метеорологических величин......... 39
2.1. Общие сведения о гидродинамических схемах прогноза метеорологических элементов................ 39
2.2. Схемы прогноза, основанные на решении полной системы уравнений динамики и термодинамики атмосферы .... 41
2.2.1. Семиуровенная полушарная прогностическая модель атмосферы..................... 44
2.2.2. Шестиуровенная региональная прогностическая модель 48
2.3. Численная синоптико-гидродинамическая схема прогноза приземного давления .................. 51
Глава 3. Прогноз траекторий воздушных частиц........... 55
3.1. Графический способ расчета траекторий воздушных частиц на изобарических поверхностях 850, 700, 500, 300 гПа и
у поверхности Земли.................. 57
3.2. Численный способ прогноза траекторий воздушных частиц
на изобарических поверхностях 1000, 850, 700, 500, 300 гПа 63
3.3. Аналитический способ прогноза траекторий воздушных частиц на изобарических поверхностях 850, 700, 500, 300 гПа 66
Глава 4. Вертикальные движения воздуха • • •........... 72
4.1. Общие понятия об упорядоченных вертикальных движениях воздуха ........................ 72
4.2. Вычисление вертикальных движений воздуха из уравнения неразрывности ..................... 74
4.3. Вычисление скорости вертикальных движений воздуха по данным о барическом поле.......... . . . . . 77
4.4. Вычисление скоростей вертикальных движений воздуха из уравнения притока тепла ................ 85
4.5. Определение вертикальных скоростей воздуха из системы уравнений гидротермодинамики в квазигеострофическом приближении...................... 86
4.6. Сопоставление вертикальных скоростей, вычисленных разными методами..................... 88
4.7. Конвективные вертикальные движения.......... 91
4.8. Определение средней вертикальной скорости конвекции . . 95
697
Глава 5. Анализ приземных и высотных карт погоды......... 98
5.1. Бланки синоптических карт............... 98
5.2. Выявление и исправление неверных данных........ 99'-
5.2.1. Исправление ошибочных данных на приземной карте погоды ...................... 101
5.2.2. Исправление ошибочных данных на картах барической топографии.................. 102
5.3. Задачи и основные принципы анализа карт погоды . . . 104
5.4. Анализ приземных карт погоды............. 107
5.5. Анализ карт барической топографии........... ПО
5.6. Анализ карт максимального ветра............ 116
5.7. Использование спутниковых данных в анализе карт погоды 116
5.8. Использование радиолокационной информации в анализе погоды .....'.................... 118
5.9. Анализ атмосферных фронтов.............. 120
5.9.1. Анализ воздушных масс и фронтов на приземных картах погоды . . . . _.............. 121
5.9.2. Проведение фронтов на тсартах барической топографии ........................ 128
5.9.3. Использование фотоснимков с искусственных спутников Земли для анализа фронтов.......... 132
5.9.4. Проведение фронтов на комплексных радиолокационных картах.................... 137
5.9.5. Уточнение положения фронтов с помощью аэрологических диаграмм и вертикальных разрезов ..... 139
5.10. Сведения об объективном анализе полей метеорологических величин ..................... 141
Глава 6. Прогноз возникновения, эволюции и перемещения барических
образований ........................ 147
6.1. Общие сведения о циклонах, антициклонах и их структуре 147
6.2. Циклоны в поле облачности на снимках с метеорологических искусственных спутников Земли.......... 151
6.3. Прогноз возникновения барических образований и их эволюции ......................... 153
6.3.1. Общие условия цикло- и антициклогенеза..... 153
6.3.2. Прогноз возникновения барических образований
у поверхности Земли ............... 155
6.3.3. Использование снимков с ИСЗ для прогноза возникновения барических образований .......... 157
6.3.4. Прогноз эволюции барических образований у поверхности Земли ................. 161
6.3.5. Барические тенденции............... 163
6.3.6. Прогноз эволюции барических образований на высотах ........................ 166
6.4. Прогноз перемещения барических образований..... 167
6.4.1. Поток в средних слоях тропосферы и перемещение барических центров ... ............. 167
6.4.2. Прогноз перемещения барических образований у поверхности Земли.................. 170
6.4.3. Прогноз перемещения барических образований на высотах..................... 185
6.4.4. Использование снимков с искусственных спутников Земли для прогноза перемещения барических образований ....................... 186
6.5. Регенерация циклонов и антициклонов.......... 190
6.6. Построение карты будущего положения барических образований и фронтов у поверхности Земли........ 193
Глава 7. Атмосферные фронты.................... 199
7.1. Классификация фронтов................. 199
7.2. Высотные фронтальные зоны.............. 201
i 7.3. Пространственная структура атмосферных фронтов .... 202
7.3.1. Фронты в поле давления и ветра......... 203
7.3.2. Фронты в поле барических тенденций....... 205
7.3.3. Фронты в поле температуры и влажности...... 206
7.3.4. Фронты в поле облачности и осадков....... 210
7.3.5. Некоторые случаи нарушения пространственной структуры фронтов................... 221
7.4. Возникновение и размывание атмосферных фронтов . . . 225
7.5. Прогноз перемещения и эволюции фронтов....... 232
Глава 8. Струйные течения...................... 242
8.1. Общие сведения .................... 242
8.2. Структура струйных течений.............. 243
8.2.1. Ось струйного течения и поверхность максимального 243 ветра. Вертикальный и горизонтальный сдвиги ветра
8.2.2. Поле вихря.................... 245
8.2.3. Поле температуры ................ 245
8.2.4. Поле потенциальной температуры......... 246
8.3. Струйные течения и планетарные высотные фронтальные
зоны .......................... 247
8.4. Тропопауза, фронты и облака в области струйного течения 248
8.5. Вертикальные движения и турбулентность........ 250
8.6. Характеристики струйных течений в различных физико-географических условиях ................ 252
8.7. Влияние орографии на струйные течения........ 254
8.8. Струйные течения и циклоническая деятельность .... 256
8.9. Прогноз струйных течений ............... 259
8.10. Струйные течения нижних уровней........... 262
Глава 9. Влияние рельефа земной поверхности на атмосферные процессы и погоду.................•..... 264
9.1. Общие сведения о воздействиях рельефа на воздушный поток и методах их учета............... 264
9.2. Эволюция барических образований под влиянием горного рельефа ........................ 268
9.3. Влияние гор на перемещение и эволюцию атмосферных фронтов........................ 271
9.4. Влияние рельефа на развитие облачности и осадки . . . 274
9.5. Численный прогноз макромасштабной вертикальной скорости с учетом влияния рельефа............. 281
9.6. Локальные орографические влияния........... 288
Глава 10. Прогноз ветра....................... 296
10.1. Ветер у поверхности Земли.............. 296
10.1.1. Определение градиентного ветра . . ....... 297
10.1.2. Учет влияния на ветер силы трения....... 297
10.1.3. Влияние на скорость ветра суточного хода температуры и стратификации............ 298
10.1.4. Влияние на ветер местных особенностей релье'фа '
и атмосферной циркуляции ........... 300
10.1.5. Некоторые расчетные способы прогноза скорости ветра ...................... 302
10.1.6. Ветер в слое трения (от поверхности Земли до 1—1,5 км).................... 309
10.2. Прогноз ветра на высотах............... 310
Глава 11. Прогноз температуры воздуха •.............. Ш4
11.1. Факторы, влияющие на изменения температуры воздуха 314
11.1.1. Адвективные изменения температуры воздуха . . 314
11.1.2. Изменения температуры вследствие вертикальных перемещений воздуха .............. 315
699
11.1.3. Изменения температуры воздуха, обусловленные притоком тепла................. 316
11.2. Трансформационные изменения температуры воздуха
у поверхности Земли.................. 319
11.3. Прогноз температуры воздуха у поверхности Земли . . 327
11.3.1. Прогноз суточного хода приземной температуры воздуха...................... 327
11.3.2. Прогноз Гтах по данным о температуре воздуха
на верхней границе пограничного слоя атмосферы 331
11.4. Прогноз заморозков.................. 332
11.5. Прогноз температуры воздуха вне пограничного слоя атмосферы ........................ 3^2
11.6. Численная синоптико-гидродинамическая схема прогноза температуры воздуха и точки росы........... 347
Глава 12. Прогноз приземной влажности 'воздуха........... 351
12.1. Уравнение перенога влажности воздуха в атмосфере . . 351
12.1.1. Адвективный перенос влажности воздуха .... 351
12.1.2. Трансформационные изменения влажности воздуха 352
12.2. Расчет приземной влажности воздуха с учетом ее суточного хода ........................ 354
12.3. Расчет приземной влажности воздуха с использованием климатических среднемесячных карт амплитуд точки росы
или дефицита точки росы............... 358
Глава 13. Прогноз облачности .................... 362
13.1. Общие положения ................... 362
13.2. Прогноз облачности нижнего яруса........... 364
13.2.1. Оценка влияния отдельных факторов на образование облаков нижнего яруса........... 364
13.2.2. Условия появления и эволюции облачности при различных синоптических процессах ....... 368
13.2.3. Прогноз облачности заблаговременностью до 12 ч
по значениям адвективных изменений температуры
и точки росы .................. 372
13.2.4. Прогноз облачности на наветренных склонах возвышенностей с заблаговременностью до 12 ч ... 373
13.2.5. Прогноз эволюции слоистообразной облачности . . 375
13.2.6. Использование данных радиозондирования для выявления облачных слоев............. 376
13.3. Прогноз облачности верхнего яруса.......... 379
13.4. Численный прогноз облачности............. 382
13.5. Анализ облачности по снимкам с ИСЗ и прогноз ее эволюции ......................... 386
Глава 14. Прогноз осадков......•................ 389
14.1. Общие положения ................... 389
14.2. Прогноз обложных и моросящих осадков........ 391
14.2.1. Обложные осадки . . .............. 391
14.2.2. Моросящие осадки ............... 392
14.2.3. Прогноз фазового состояния осадков...... 392
14.2.4. Способ расчета количества обложных осадков . . 393
14.2.5. Расчет осадков, формирующихся в холодное время
года в пограничном слое атмосферы....... 399
14.3. Прогноз ливневых осадков и гроз........... 403
14.3.1. Условия формирования кучево-дождевой облачности и особенности выпадения ливневых осадков при различных синоптических ситуациях....... 403
14.3.2. Расчет стратификации температуры и влажности в атмосфере и параметров конвекции с использованием бланка аэрологической диаграммы..... 411
14.3.3. Прогноз количества и продолжительности ливневых осадков................... 424
14.3.4. Прогноз гроз и града.............. 436
14.4. Использование данных спутниковых и радиолокационных наблюдений для диагноза и прогноза осадков и гроз . . 448
14.4.1. Использование спутниковых данных....... 448
14.4.2. Использование радиолокационных данных .... 451
14.4.3. Способ прогноза максимального количества осадков ....................... 459
14.4.4. Использование данных МРЛ и ИСЗ в расчетном способе прогноза града ............. 465
14.5. Численная синоптико-гидродинамическая схема краткосрочного прогноза количества осадков ......... 466
Глава 15. Прогноз тумана и видимости................ 474
15.1. Физические условия образования тумана........ 474
15.2. Условия образования различных виддв тумана..... 476
15.2.1. Адвективный туман ............... 476
15.2.2. Радиационный туман .............. 477
15.2.3. Адвективно-радиационный туман......... 478
15.2.4. Орографический туман или туман склонов . . . 479
15.2.5. Морозные туманы населенных пунктов и аэродромов ...................... 479
15.2.6. Туман испарения................. 480
15.3. Прогноз адвективного тумана............. 481
15.4. Прогноз радиационного тумана ............ 487
15.5. Прогноз фронтального тумана............. 491
15.6. Прогноз тумана испарения............... 493
15.7. Прогноз тумана при сильных морозах......... 495
15.8. Прогноз видимости. Общие замечания и рекомендации . . 497
15.9. Прогноз видимости под низкими слоистыми облаками и
в дымке........................ 503
15.10. Прогноз видимости в тумане............. 507
15.11. Прогноз видимости в зоне осадков и при метелях . . . 515
15.12. Прогноз видимости при пыльной буре и мгле..... 519
Глава 16. Прогноз опасных явлений погоды (смерчей, шквалов, метелей, пыльных бурь, гололеда) и метеорологических условий загрязнения атмосферы...................... 521
16.1. Смерчи ........................ 521
16.2. Прогноз шквалов ............--...'.'.'.'. 527
16.3. Прогноз метели .................','.'. 536
16.4. Прогноз пыльной бури..............! . ! 539
16.5. Прогноз гололеда и гололедицы............ 545
16.6. Прогноз метеорологических условий загрязнения атмосферы ......................... 550
16.6.1. Определение типа синоптической ситуации .... 551
16.6.2. Определение толщины слоя перемешивания. . ..., 552
16.6.3. Определение средней скорости ветра в слое перемешивания................... 554
16.6.4. Схема альтернативного прогноза метеорологических условий загрязнения атмосферы .....__ 555
16.6.5. Схема прогноза по комплексным показателям метеорологических условий загрязнения атмосферы 557
16.6.6. Последовательность определения и расчета метеорологических предикторов, используемых в схемах краткосрочного прогноза МУЗ.......... 561
Глава 17. Тропические циклоны.................... 566
17.1. Жизненный цикл тропических циклонов......... 567
17.2. Климатологические характеристики тропических циклонов 568
17.3. Структура тропических циклонов............ 568
701
17.4. Энергетический цикл тропических циклонов....... 575
17.5. Образование тропических циклонов........... 576
17.6. Перемещение тропических циклонов.......... 578
17.7. Определение характеристик тропических циклонов по спутниковым'данным .................... 580
17.8. Прогноз эволюции тропических циклонов........ 582
17.9. Прогноз перемещения тропических циклонов...... 59&
Глава 18. Применение методов математической статистики при прогнозе
погоды........................... 605 -:i
18.1. Некоторые сведения по теории вероятностей и математической статистике ................... 605
18.2. Регрессионный анализ................. 615
18.3. Дискриминантный анализ ............... 627
18.4. Оценка качества прогнозов............... 634
Приложение 1. Аэрологическая диаграмма и ее применение при диа- ]
гнозе и прогнозе погоды............... 643
Приложение 2. Вычисление производных по данным карт погоды . . . 652 Приложение 3. Средние отклонения температуры воздуха от ее значения --^
в 21 ч. в теплое полугодие для ряда городов....... 658
Приложение 4. Карты средних суточных амплитуд температуры воздуха
у поверхности Земли................. 668
Приложение 5. Карты времени наступления максимальной и минимальной температуры воздуха у поверхности Земли .... ' 674 Приложение 6. Карты средних суточных амплитуд точки росы у по- .s
верхности Земли ................... 680 '
Приложение 7. Карты средней суточной облачности.......... 686
Приложение 8. Карты средней скорости ветра за январь и июль . . . 692 Приложение 9. Вертикальные скорости w (см/с) при различных значениях интенсивности осадков / и температуры воздуха
Тш ......................... 693
Приложение 10. Амплитуда температуры воздуха при ясном небе (по ]
М. Е. Швецу) у поверхности Земли для коэффициента прозрачности ./(.= 0,8 и влажной поверхности почвы . . . 696
Цена: 300руб.
