как узнать высоту облаков
Как определяют высоту и движение облаков
Высоту низких, а иногда и более высоких облаков можно определить непосредственно при восхождении на гору, при подъеме на шаре или на аэроплане.
Чаще, однако, определяют высоту облаков геометрически; наиболее надежный способ—одновременное фотографирование или наблюдение одного и того же облака с двух станций, расстояние между которыми известно.
Такие измерения показали, что перистые облака лежат в среднем на высоте около 9—11 км, мелкие барашки — на 5—7 км, крупные — на 2,5—4 км; основание кучевых облаков лежит на 1,5 вершина — на 2,5—3 км; вершина грозовых облаков вырастает почти до 10 км; самые низкие слоистые облака располагаются на высотах 300—500 м и ниже, — собственно, до самой поверхности земли.
Так как зимой воздух холоднее и пары сгущаются ближе к земной поверхности, то и высота облаков зимой меньше, чем летом. Оттого зимою облачное небо и кажется нам так низко нависшим.
Направление и скорость движения облаков определяются проще всего так называемым грабельным нефоскопом Бессона. Он действительно похож на грабли, которые могут вращаться вокруг вертикальной оси. Поставив грабли так, чтоб они встали по направлению движения облака, наблюдатель отсчитывает по соединенному с ними указателю направление, откуда движется облако, на неподвижном диске. Чтоб определить скорость облака, замечают по секундомеру, за сколько секунд облако прошло расстояние между двумя зубцами. Примерно определив на основании вида облака его высоту, нетрудно найти и его скорость в соответствующей табличке.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Определение высоты облаков и их количества
3.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ ОБЛАКОВ И ИХ КОЛИЧЕСТВА
С помощью визуальных наблюдений можно определить количество и форму облаков, оценить высоту их основания, а также скорость и направление движения. Можно также сделать некоторые заключения о микроструктуре облаков. Для правильного понимания атмосферных процессов определение формы облаков имеет особенно большое значение, особенно в тех трудных случаях, когда облака несколько отличаются от изображенных в Атласе или когда одновременно наблюдается несколько их форм и т. д.
Основные вычисления высоты облаков над поверхностью моря производятся при наличии точки росы и температуры. Известно, что высота образования нижней кромки облачности соответствует границе конденсации водяных паров и зависит от температуры воздуха и влажности у поверхности (рис. 3.23). Нижняя кромка кучевых облаков (base of cumulus clouds), которые образуются в результате конвекции во время теплого, солнечного полудня может быть определена по температуре воздуха и точки росы. Если погода не слишком ветренная, можно предположить, что перемещение воздушной массы не повлияет на характеристики поднимающегося тепла. В связи с тем, что восходящий поток теплого воз духа охлаждается с высотой, около 10°С на 1000 метров, а точка росы понижается на 2°С на каждые 1000 метров, температура воздуха и точки росы начнут уравниваться со скоростью 8°С на каждые 1000 метров подъема вверх, то из данного заключения можно вывести эмпирическую формулу:
H = 125-(tcyx-T
Данная формула не работает в утренние и ночные часы.
Температура у поверхности, t
Dew point (?) 1О°С 15°С
Кроме приведенной формулы высоту нижней границы облаков можно определить следующими способами:
Для определения высоты нижней границы облаков с помощью шара-пилота. Запускают его с судна и, наблюдая за ним, принимают информацию о его высоте относительно интересующихся границ облаков. Данные о высоте облаков определённые с помощью шара-пилота являются наиболее точными.
Прожекторный способ заключается в определении угла, под которым видно светлое прожекторное пятно на облаке.
Зная расстояние S между прожектором и местом определения угла, высоту облаков над уровнем моря можно определить по формуле:
H = e + h (3.9)
Угол а определяют специальным угломерным прибором или измеряют секстаном.
Контрольные вопросы
Измерение нижней границы высоты облаков при помощи ДВО-2.
Как известно, многие из отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспортные службы очень сильно зависят от оперативности, своевременности и надежности прогнозов федеральной метеорологической службы. Заблаговременное оповещение об опасных и особо опасных явлениях погоды, своевременность подачи штормовых предупреждений – всё это необходимые условия для успешной и безопасной работы многих отраслей хозяйства и транспорта. Так, например, долгосрочные метеорологические прогнозы имеют решающий вес при организации сельхоз производств.
Одним из самых важных параметров, определяющих возможность прогнозирования опасных погодных условий, является такой показатель, как высота нижней границы облаков.
Для понимания важности проведения исследований по определению высоты облаков, следует упомянуть тот факт, что облака могут быть разных типов. Для различных типов облаков высота их нижней границы может варьироваться в некоторых пределах, причем, выявлено среднее значение высоты облаков.
Итак, облака могут быть:
— Слоистые облака (средняя высота 623 м.)
— Дождевые облака (средняя высота 1527 м.)
— Кучевые (вершина) (1855)
— Кучевые (основание) (1386)
— Грозовые (вершина) (средняя высота 2848 м.)
— Грозовые (основание) (средняя высота 1405 м.)
— Ложные перистые (средняя высота 3897 м.)
— Слоисто-кучевые (средняя высота 2331 м.)
— Высокие кучевые (ниже 4000 м.) (средняя высота 2771 м.)
— Высокие кучевые (выше 4000 м.) (средняя высота 5586 м.)
— Перисто-кучевые (средняя высота 6465 м.)
— Низкие перисто-слоистые (средняя высота 5198 м.)
— Высокие перисто-кучевые (средняя высота 9254 м.)
— Перистые (средняя высота 8878 м.)
Как правило, измеряют высоту облаков нижнего и среднего ярусов, не превышающую 2500 м. При этом, определяют высоту самых нижних облаков из всего их массива. При тумане, считают, что высота облаков равна нулю, и, в данном случае, в аэропортах измеряется “вертикальная видимость”.
Для определения высоты нижней границы облаков используется метод светолокации. В России, для этих целей выпускается измеритель ДВО-2, в котором в качестве источника импульсов и света используется импульсная лампа.
Высота нижней границы облаков методом светолокации с использованием ДВО-2 определяется при помощи замера времени, которое требуется световому импульсу для прохождения пути от излучателя света до облака и обратно, а также преобразования полученного значения времени в пропорциональное ему значение высоты облаков. Таким образом, световой импульс посылается излучателем и, после отражения, принимается приемником. При этом, излучатель и приемник должны быть расположены в непосредственной близости друг от друга.
Конструктивно измеритель ДВО-2 представляет собой комплекс из нескольких отдельных приборов:
— передатчика и приёмника,
Измеритель высоты облаков ДВО-2 может работать автономно с блоком измерительным, в комплекте с дистанционным пультом и в составе автоматизированных метеорологических станций.
Передатчик состоит из импульсной лампы, питающих её конденсаторов и параболического отражателя. Отражатель вместе с лампой и конденсаторами установливается в кардановом подвесе, заключенном в корпусе с открывающейся крышкой.
Приемник состоит из параболического зеркала, фотоприемника, фотоусилителя, также установленных в кардановом подвесе и находящихся в корпусе с открывающейся крышкой.
Передатчик и приемник должны быть размещены вблизи основного пункта наблюдений. На взлетно-посадочных полосах, передатчик и приемник устанавливаются на ближайших приводных радиомаяках с обоих концов полосы.
Блок измерительный, предназначающийся для сбора и обработки информации, состоит из измерительной платы, высоковольтного блока и блока питания.
Пульт дистанционный включает плату клавиатуры и индикации и плату управления.
Измеритель высоты облаков ДВО-2 может работать или непрерывно или по мере необходимости. Пульт дистанционный имеет последовательный интерфейс RS-232, предназначающийся для работы с компьютером. Информация от измерителей ДВО-2 может передаваться по линии связи на дистанции до 8 км.
Обработка результатов измерения на измерительном блоке ДВО-2 включает:
— осреднение результатов по 8-ми измеренным значениям;
— исключение из числа замеров тех результатов, в которых наблюдается кратковременное пропадание отраженного сигнала. Т.е. исключение фактора «разрыва в облаках»;
— выдачу сигнала об «отсутствии облаков» в случае, если среди 15 проведенных наблюдений не набирается 8 значимых;
Измерители высоты облаков ДВО-2 изготавливаются в соответствие с ТУ 4313-027-46252540-2004.
Определения облаков
Высота, высота над уровнем моря, вертикальная мощность
Ярусы
Облака обычно можно встретить на разных высотах: от уровня моря до верхней части тропосферы (тропопаузы). Тропосферу можно разделить по вертикали на три уровня, или яруса: высокий, средний и низкий. Каждый ярус определяется диапазоном высот, на которых чаще всего возникают облака того или иного рода. Ярусы частично перекрывают друг друга, а их пределы варьируются в зависимости от высоты (см. табл. 6 и рис. 1).
Таблица 6. Приблизительные высоты каждого яруса и роды облаков, возникающих в них
Cirrus
Cirrocumulus
Cirrostratus
3–8 км
(10 000–25 000 футов)
5–13 км
(16 500–45 000 футов)
6–18 км
(20 000–60 000 футов)
Altocumulus
Altostratus
Nimbostratus
2–4 км
(6 500–13 000 футов)
2–7 км
(6 500–23 000 футов)
2–8 км
(6 500–25 000 футов)
Stratus
Stratocumulus
Cumulus
Cumulonimbus
От поверхности земли до 2 км
(0–6 500 футов)
От поверхности земли до 2 км
(0–6 500 футов)
От поверхности земли до 2 км
(0–6 500 футов)
В основном облака не выходят за пределы своих ярусов, но есть следующие хорошо известные исключения:
a) высокослоистые облака обычно встречаются в среднем ярусе, но зачастую выходят выше;
b) слоисто-дождевые облака практически всегда встречаются в среднем ярусе, но обычно заходят в два других яруса;
c) у кучевых и кучево-дождевых облаков основание обычно находится в нижнем ярусе, но из-за значительной вертикальной мощности их вершины зачастую выходят в средний и верхний ярусы.
При известной высоте того или иного облака понятие ярусов может помочь наблюдателю в его определении. Род облака можно определить, выбрав один из тех, что обычно встречаются на соответствующей высоте.
Рисунок 1. Десять родов в соответствующих ярусах
Текст, который дается в рамках серого цвета, как в этом случае, представляет собой дополнение I к Техническому регламенту (ВМО-№ 49) и имеет правовой статус стандартной практики и процедур.
Облачный атлас
Десять основных видов облаков и способы их определения.
Apr 11, 2018 · 7 min read
Тысячи лет люди видели в небе облака. Их вид, формы и размеры вызывали то восторг, то страх.
Но только с появлением воздухоплавания, когда человек поднялся в небо на воздушном шаре, выяснилось, что все наблюдаемые виды облаков по своему строению делятся на две большие группы:
Но по внешнему их виду разновидностей гораздо больше.
Классификация облаков берет свое начало в 1803 году, когда британский метеоролог-любитель Люк Говард ( Luke Howard) написал Essay on the Modification of Clouds («Эссе о видоизменениях облаков»). За этот труд и вклад в развитие метеорологии Говарда называют «отцом метеорологии» и «крёстным отцом облаков».
Первая попытка использовать фотографии для классификации облаков была предпринята Х. Хильдебрандссоном ( H. Hildebrandsson) в 1879 году, который подготовил Облачный атлас из 16 фотографий.
Дальнейшее развитие этой работы по рекомендации Международной метеорологической конференции, состоявшейся в Мюнхене в 1891 году, привело к публикации в 1896 году первого Международного Атласа, содержащего 28 цветных табличек с определениями и описаниями облаков и инструкциями по облачным наблюдениям на трех языках (французском, немецком, английском). Первый международный Атлас, который затем был принят почти во всех странах, стал большим шагом вперед в проведении сопоставимых на международном уровне наблюдений за облаками. Этот Атлас был переиздан в 1910 году, без существенных изменений.
Однако в последующие десятилетия вопрос о дальнейшем уточнении классификации облаков оставался на первом плане. В результате в 1932 году Международной Комиссией по изучению облаков был опубликован «Международный Атлас облаков и исследование неба, том I, Общий Атлас».
В настоящее время Международный атлас облаков — авторитетный и всеобъемлющий справочник по идентификации облаков выпускает Всемирная метеорологическая организация (ВМО). Это основное учебное пособие не только для специалистов-метеорологов, но и штурманов авиации и судоходства. У него поистине легендарная репутация среди всех тех, кто увлечен облаками.
За всю историю своего существования Облачный атлас обновлялся несколько раз — в 1939, 1956, 1975, 1987 и совсем недавно, в 2017 годах.
В Международном атласе облаков в настоящее время установлены 10 основных родов облаков, которые определяются в соответствии с местом их формирования в атмосфере и схожим внешним видом.
Эти 10 родов в свою очередь подразделяются на виды, описывающие форму и внутреннюю структуру облаков, и разновидности, описывающие их прозрачность и расположение. В общей сложности в Международном атласе облаков насчитывается около 100 комбинаций.
Но, мы рассмотрим только 10 основных.
По международной классификации названия облаков обозначаются латинскими словами, которые образуются из префиксов и суффиксов, указывающих на характер облака:
Основная классификация облаков построена с разделением на их условия формирования.
Итак, 10 основных родов облаков:
Конвективные облака
Конвективные облака образуются восходящими потоками воздуха (конвекцией).
Облака тепловой конвекции формируются за счёт неравномерного нагрева поверхности земли и подъёма более тёплых воздушных масс вверх.
Облака динамической конвекции формируются за счёт вынужденного подъёма воздушных масс перед горами.
Кучевые (Cumulus, Cu)
Отдельные плотные и пухлые облака, похожие на комки ваты, с резкими очертаниями.
Обычно кучевые облака возникают как облака конвекции в холодных или нейтральных воздушных массах.
Кучево-дождевые (Cumulonimbus, Cb)
Огромные, высокие башнеобразные облака, иногда с размытой вершиной в форме наковальни.
Кучево-дождевые облака развиваются из мощных кучевых облаков.
Волнистые облака
Волнистые облака образуются как правило в областях антициклонов. На границе между верхним, менее плотным и тёплым и нижним, более плотным и холодным воздухом при движении развиваются воздушные волны. На их гребнях образуются облака в виде валов и гряд, а в ложбинах волн — просветы голубого неба.
Перисто-кучевые (Cirrocumulus, Cc)
Тонкие белоснежные поля мелкозернистой или волнистой структуры в зоне верхнего яруса. Размер менее одного углового градуса.
Их часто называют «барашки».
Являются признаком повышения температуры. Нередко наблюдаются вместе с перистыми или перисто-слоистыми облаками. Часто являются предшественниками шторма.
Высококучевые (Altocumulus, Ac)
Белые или серые лоскуты (башенкообразные, линзообразные
либо в виде ватных шариков), полотна или структурированные слои с волнами или грядами. Размер 1–3° угловых градуса.
Слоисто-кучевые (Stratocumulus, Sc)
Серые или белесые поля, состоящие из крупных гряд, или группы облаков с округленными краями в зоне нижнего яруса; равномерно распределенные элементы. Размер — 5–10° (примерно раскрытая ладонь).
Состоят преимущественно из капель воды. Солнце и луна могут просвечивать только сквозь тонкие края облаков. Осадки, как правило, не выпадают.
Облака восходящего скольжения
Эти облака образуются при встрече тёплых и холодных воздушных масс в результате охлаждения тёплого воздуха при его подъёме по холодному.
Перистые (Cirrus, Ci)
Состоят из отдельных перьевидных элементов в виде тонких белых нитей или белых полос, клочьев и вытянутых гряд. Имеют волокнистую структуру и/или шелковистый блеск. Состоят из ледяных кристаллов.
Эти облака характерны для переднего края облачной системы теплого фронта.
Перисто-слоистые (Cirrostratus, Cs)
Парусоподобные облака верхнего яруса, состоящие из кристалликов льда. Прозрачный молочный или волокнистый покров в виде однородной, белесоватой пелены.
Характеризуются тем, что часто дают явления гало вокруг солнца или луны.
Высокослоистые (Altostratus, As)
Гладкая протяженная пелена, не отбрасывает тени, даже если солнце или луна различимы как размытая точка.
Волнистая структура облака заметна, солнечный круг вполне различим. Отчётливо видны полосы. Пелена облаков, как правило, постепенно закрывает всё небо.
Слоисто-дождевые (Nimbostratus, Ns)
Темные дождевые облака или яркие снежные облака. Как правило, непрерывный дождь, снег или ледяная крупа.
От слоистых облаков отличаются более тёмным и синеватым цветом, неоднородностью строения и наличием обложных осадков.
Облака турбулентного перемешивания
Это результат поднятия воздуха при усилении ветра, особенно если в приземных слоях наблюдается туман, который постепенно переходит в слоистые облака.
Слоистые (Stratus, St)
Серовато-белый низко расположенный слой, иногда с моросью или снежной крупой. Если солнце/луна видны, то их контуры четко различимы. Может наблюдаться в виде фрагментов.
Нижний край этих облаков может опускаться очень низко, сливаясь с наземным туманом. Иногда из этих облаков выпадают осадки, чаще всего в виде снежных зёрен или мороси.
Кроме того, все облака принято разделять на семейства по высоте их нахождения в тропосфере.
Основание облаков верхнего яруса, как правило, располагается на высоте от 5 до 13 км, облаков среднего яруса — обычно в диапазоне от 2 до 7 км, а облаков нижнего яруса — обычно на высоте, не превышающей 2 км. Облака вертикального развития или конвекции протягиваются сверху вниз на несколько ярусов.
К облакам верхнего яруса относятся:
К облакам среднего яруса относятся:
К облакам нижнего яруса относятся:
К облакам конвекции или вертикального развития относятся: