Карта погоды , также известная как синоптическая карта погоды , отображает различные метеорологические особенности в определенной области в определенный момент времени и имеет различные символы , которые все имеют определенные значения. [1] Такие карты используются с середины 19-го века и используются в целях исследования и прогнозирования погоды . Карты, использующие изотермы , показывают градиенты температуры, [2] которые могут помочь определить местоположение погодных фронтов . Карты изотах , анализирующие линии равной скорости ветра , [3] на поверхности постоянного давления 300 или 250 гПа показывают, где находится струйное течение . Использование карт постоянного давления на уровне 700 и 500 гПа может указывать на движение тропического циклона . Двумерные линии тока, основанные на скорости ветра на различных уровнях, показывают области конвергенции и дивергенции в поле ветра, которые полезны для определения местоположения особенностей в пределах ветрового режима. Популярным типом карты погоды на поверхности является анализ погоды на поверхности , который наносит изобары для изображения областей высокого и низкого давления . Коды облаков преобразуются в символы и наносятся на эти карты вместе с другими метеорологическими данными, которые включаются в синоптические отчеты, отправляемые профессионально подготовленными наблюдателями.
Использование погодных карт в современном смысле началось в середине XIX века с целью разработки теории штормовых систем. [4] Во время Крымской войны шторм нанес серьезный урон французскому флоту в Балаклаве , и французский ученый Урбен Леверье смог показать, что если бы была выпущена хронологическая карта шторма, то флот мог бы предсказать его путь и избежать его.
В Англии ученый Фрэнсис Гальтон услышал об этой работе, а также о пионерских 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, тем самым создав первую в мире карту погоды. Он использовал свою карту, чтобы доказать, что воздух циркулирует по часовой стрелке вокруг областей высокого давления; он придумал термин «антициклон» для описания этого явления. Он также сыграл важную роль в публикации первой карты погоды в газете , для чего он модифицировал пантограф (инструмент для копирования рисунков), чтобы вписать карту в печатные блоки. Times начала печатать карты погоды, используя эти методы с данными из Метеорологического управления . [5]
_(cropped).jpg/1280px-Wea05013_(9627284429)_(cropped).jpg)
Введение общенациональных погодных карт потребовало существования национальных телеграфных сетей, чтобы данные со всей страны могли собираться в режиме реального времени и оставаться актуальными для всех видов анализа. Первым таким использованием телеграфа для сбора данных о погоде была газета Manchester Examiner в 1847 году: [6]
...побудило нас узнать, достаточно ли далеко от Манчестера проложен электрический телеграф, чтобы получать информацию из восточных графств... запросы были сделаны в следующих местах; и были высказаны предположения, которые мы прилагаем...
Также было важно стандартизировать время по часовым поясам , чтобы информация на карте точно отображала погоду в определенное время. Стандартизированная система времени была впервые использована для координации британской железнодорожной сети в 1847 году с введением Гринвичского среднего времени .
В США Смитсоновский институт разработал свою сеть наблюдателей на большей части центральной и восточной части Соединенных Штатов между 1840-ми и 1860-ми годами, когда Джозеф Генри встал у руля. [7] Корпус связи армии США унаследовал эту сеть между 1870 и 1874 годами по акту Конгресса и вскоре расширил ее на западное побережье. Сначала не все данные на карте использовались из-за отсутствия стандартизации времени. Соединенные Штаты полностью приняли часовые пояса в 1905 году, когда Детройт наконец установил стандартное время. [8] [9]
Использование фронтальных зон на погодных картах началось в 1910-х годах в Норвегии . Теория полярного фронта приписывается Якобу Бьеркнесу , она была разработана на основе прибрежной сети пунктов наблюдения в Норвегии во время Первой мировой войны . Эта теория предполагала, что основной приток в циклон был сосредоточен вдоль двух линий конвергенции , одна впереди минимума, а другая позади минимума. Линия конвергенции впереди минимума стала известна как линия управления или теплый фронт. Задняя зона конвергенции называлась 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 ждать развития сети верхних слоев воздуха в 1940-х годах. [10] Поскольку передний край изменений воздушных масс имел сходство с военными фронтами Первой мировой войны , термин «фронт» стал использоваться для обозначения этих линий. [11] Соединенные Штаты начали официально анализировать фронты на поверхности в конце 1942 года, когда в центре Вашингтона, округ Колумбия, открылся аналитический центр WBAN [12]
В дополнение к картам погоды на поверхности метеорологические агентства начали создавать карты постоянного давления. В 1948 году Соединенные Штаты начали серию Daily Weather Map, которая сначала анализировала уровень 700 гПа, что составляет около 3000 метров (9800 футов) над уровнем моря . [13] К 14 мая 1954 года анализировалась поверхность 500 гПа, что составляет около 5520 метров (18 110 футов) над уровнем моря. [14] Попытки автоматизировать построение карт начались в Соединенных Штатах в 1969 году, [15] и процесс был завершен в 1970-х годах. Подобная инициатива была начата в Индии Индийским метеорологическим департаментом в 1969 году. [16] Гонконг завершил свой процесс автоматизированного построения поверхности к 1987 году. [17]
К 1999 году компьютерные системы и программное обеспечение наконец стали достаточно сложными, чтобы обеспечить возможность наложения на одну и ту же рабочую станцию спутниковых снимков, радиолокационных снимков и полей, полученных с помощью моделей, таких как толщина атмосферы и фронтогенез, в сочетании с наблюдениями за поверхностью для обеспечения наилучшего возможного анализа поверхности. В Соединенных Штатах это развитие было достигнуто, когда рабочие станции Intergraph были заменены рабочими станциями n- AWIPS . [18] К 2001 году различные анализы поверхности, проводимые в Национальной метеорологической службе, были объединены в Единый анализ поверхности, который выпускается 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 тонко настроенные продукты, которые переносят нас из традиционной карты погоды в совершенно новую область. Информацию о погоде можно быстро сопоставить с соответствующими географическими деталями. Например, условия обледенения можно нанести на дорожную сеть. Это, вероятно, продолжит приводить к изменениям в способе создания и отображения анализов поверхности в течение следующих нескольких лет. [20]
Модель станции — это символическая иллюстрация, показывающая погоду , происходящую на данной станции . Метеорологи создали модель станции для отображения ряда погодных элементов на небольшом пространстве на картах погоды. Карты, заполненные плотными участками моделей станций, могут быть трудны 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 также может использоваться для отображения погоды на высоте. Завершенная карта модели станции позволяет пользователям анализировать закономерности давления воздуха, температуры, ветра, облачности и осадков. [21]
Графики моделей станций используют международно признанное соглашение о кодировании, которое мало изменилось с 1 августа 1941 года. Элементы на графике показывают ключевые элементы погоды, включая температуру , точку росы , ветер, облачность, давление воздуха, тенденцию давления и осадки. [22] [23] Ветры имеют стандартное обозначение при нанесении на погодные карты. Более века назад ветры изображались в виде стрелок, с перьями только с одной стороны, изображающими пять узлов ветра, в то время как перья с обеих сторон изображали 10 узлов (19 км/ч) ветра. Обозначение изменилось на половину стрелки, с половиной зубца ветра, обозначающего пять узлов, полным зубцом - десять узлов, а вымпелом - пятьдесят узлов.
Из-за структуры кода SYNOP для каждой 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 уровня, кодируется как низкие (кучевые и кучево-дождевые) или средние (слоисто-дождевые) в зависимости от уровня высоты или уровня, на котором он обычно изначально формируется, помимо любого вертикального роста, который имеет место. [24] [25] Символ, используемый на карте для каждого из этих уровней в определенное время наблюдения, обозначает род, вид, разновидность, мутацию или движение облаков, которые считаются наиболее важными в соответствии с критериями, установленными Всемирной метеорологической организацией (ВМО). Если эти элементы для любого этажа в момент наблюдения считаются одинаково важными, то преобладающий по величине тип кодируется наблюдателем и наносится на карту погоды с использованием соответствующего символа. Специальные карты погоды в авиации показывают области обледенения и турбулентности. [26]
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 отображения погоды показывают высоту потолка (уровень, на котором по крайней мере половина неба покрыта облаками) в сотнях футов, текущую погоду и облачность. [27] Карты обледенения показывают области, где обледенение может представлять опасность для полетов. Карты, связанные с авиацией, также показывают области турбулентности. [28]
Карты постоянного давления обычно содержат нанесенные значения температуры, влажности, ветра и вертикальной высоты поверхности давления над уровнем моря. [29] Они имеют множество применений. В горной местности западной части Соединенных Штатов и Мексиканского плато 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 теплая адвекция (совпадающая с восходящим вертикальным движением) и холодная адвекция (совпадающая с нисходящим вертикальным движением) происходят в нижних частях тропосферы . Области с небольшими понижениями точки росы и находящиеся ниже точки замерзания указывают на наличие условий обледенения для самолетов. [30] Поверхность давления 500 гПа может использоваться в качестве приблизительного ориентира для движения многих тропических циклонов . Более мелкие тропические циклоны, которые испытали вертикальный сдвиг ветра , как правило, направляются 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 вблизи поверхности Земли отражаются как более сильные особенности на этих уровнях атмосферы. На этих уровнях рисуются изотахи, которые представляют собой линии равной скорости ветра. Они полезны для поиска максимумов и минимумов в схеме ветра. Минимумы в схеме ветра на высоте благоприятны для тропического циклогенеза . Максимумы в схеме ветра на различных уровнях атмосферы показывают местоположение струйных течений. Области холоднее −40 °C (−40 °F) указывают на отсутствие значительного обледенения, пока нет активной грозовой активности. [30]
Анализ погоды на поверхности — это тип карты погоды, на которой изображены положения областей высокого и низкого давления , а также различные типы систем синоптического масштаба, такие как фронтальные зоны . На этих картах можно нарисовать изотермы, представляющие собой линии одинаковой температуры. Изотермы обычно рисуются в виде сплошных линий в предпочтительном температурном интервале. [2] Они показывают градиенты температуры, которые могут быть полезны для поиска фронтов, которые находятся на теплой стороне больших градиентов температуры. Построение линии замерзания позволяет использовать изотермы для определения типа осадков. Границы мезомасштаба, такие как тропические циклоны , границы оттока и линии шквалов, также анализируются при анализе погоды на поверхности.
На этих картах выполняется изобарический анализ, который включает построение линий равного среднего давления на уровне моря . Самые внутренние замкнутые линии указывают положения относительных максимумов и минимумов в поле давления. Минимумы называются областями низкого давления, а максимумы называются областями высокого давления . Максимумы часто обозначаются буквой H, а минимумы — буквой L. Удлиненные области низкого давления, или ложбины, иногда изображаются в виде толстых коричневых пунктирных линий, идущих вниз по оси ложбины. [32] Изобары обычно используются для размещения границ поверхности от конских широт к полюсу, в то время как анализ линий тока используется в тропиках. [33] Анализ линий тока представляет собой ряд стрелок, ориентированных параллельно ветру, показывающих движение ветра в пределах определенной географической области. «C» обозначают циклонический поток или вероятные области низкого давления, в то время как «A» обозначают антициклонический поток или вероятные положения областей высокого давления. [34] Область сливающихся линий тока показывает расположение линий сдвига в тропиках и субтропиках. [19]
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )