Тема 8. Воздушные течения в атмосфере

Скорость ветра измеряется в м /сек, км /час, баллах. Для обозначения направления ветра указывают либо румб ( по 16-румбовой системе), либо азимут, отсчитываемый в градусах от северного направления меридиана по часовой стрелке до направления ветра.

Вследствие турбулентности скорость и направление ветра непрерывно меняются. На метеостанциях измеряют среднюю скорость за 10 мин; максимальную - за этот же интервал времени (скорость ветра при порывах); максимальную между сроками (за 3 часа при восьми срочных наблюдениях) и направление ветра, осредненное за 2 мин ( азимут, румб). Характеристики ветра измеряются на высоте 10-12 м .

Занятие 8.1. Методы и средства для измерения скорости и направления ветра.

Задание : Составить план-схему по представленному материалу.

Приборы для измерения скорости ветра, основаны на преобразовании энергии ветрового потока в механическое вращение различного рода вертушек, ветровых колёс, воздушных винтов и определении скорости вращения этих агрегатов. Такие устройства называются анемометрами (рис.23 а).

а) б)

а) анемометр б) флюгер

На сети метеорологических станций при производстве измерений характеристик ветра (мгновенной, максимальной и средней скоростей и направление) используются анеморумбометр М-63М (Рис.24). Датчик анеморумбометра устанавливается на метеорологической площадке на высоте 10-12 м от поверхности земли.

Рис.24. Анеморумбометр М-63М

Принцип работы анеморумбометра основан на использовании зависимостей между скоростью ветра и числом оборотов вертушки, между направлением ветра и положением свободно ориентирующейся флюгарки датчика ветра. При этом скорость и направление ветра преобразуются в частоту следования и фазовый сдвиг последовательностей электрических импульсов, которые после дальнейших преобразований в пульте позволяют производить отсчёты параметров ветра.

В состав анеморумбометра входят: датчик ветра, пульт, блок питания. Датчик ветра состоит из горизонтального обтекаемого корпуса, задняя часть которого кончается хвостовым оперением - флюгаркой. Корпус преобразователя вместе с наружной трубой свободно вращается вокруг вертикальной стойки. В передней части горизонтального корпуса находится воздушный винт 4.

Измерительный пульт представляет собой настольный прибор, на лицевой панели которого размещены: шкала максимальной и мгновенной скоростей; указатель средней скорости ветра; указатель направления ветра; кнопки «скорость» для включения прибора и измерения мгновенной скорости; шкала для переключения указателя мгновенной скорости; ручки «средняя скорость» для включения и установки времени работы часового механизма и интервала осреднения для средней скорости ветра, «сброс Vмакс» для освобождения стрелки максимальной скорости ветра; два индикатора, указывающие шкалу отсчёта в указателе направления ветра; кнопка «направление» для измерения направления ветра.

Датчик ветра устанавливается на метеорологической площадке, а измерительный пульт и блок питания в помещении станции. Для автоматической непрерывной записи результатов наблюдений используется самописец анеморумбограф М-64М .

Для измерения средней скорости на метеостанциях и в промышленных условиях используется анемометр чашечный МС-13.

Ветроприемником анемометра (рис.23 а) служит четырехчашечная вертушка, насажанная на ось, вращающаяся в опорах. На нижнем конце оси нарезан червяк, связанный с редуктором, передающий движение трём указывающим стрелкам. Циферблат имеет соответственно шкалы единиц, сотен, тысяч. Червяк через червячное колесо и триб передаёт движение центральному колесу, на оси которого закреплена стрелка шкалы единиц. Триб центрального колеса через промежуточное колесо приводит во вращение малое колесо, на оси которого насажена стрелка (шкалы сотен). От малого колеса через второе промежуточное колесо вращение передаётся второму малому колесу, ось которого несёт на себе стрелки тысяч

Включение и выключение механизма производится арретиром, один конец которого находится под изогнутой пластинчатой пружинкой, являющейся подпятником червячного колеса. Для выключения счётного механизма арретир поворачивают по часовой стрелке.

Другой конец арретира при этом поднимает пластинчатую пружину, которая, перемещая ось колеса в осевом направлении, выводит червячное колесо из зацепления с червяком.

Механизм анемометра закреплен в корпусе из пластмассы, нижняя часть корпуса заканчивается винтом, служащим для крепления анемометра на стойке или шесте. В корпусе анемометра по обе стороны арретира ввернуты ушки, через которые пропускается шнур для включения и выключения анемометра, поднятого на стойке (шесте).

Порядок работы:

-Перед измерением скорости записывают показания по трём шкалам.

-Анемометр для измерения скорости устанавливается вертикально, одновременно включают арретир и секундомер, измерение производят в течение 1-2 мин.

-Затем механизм выключают и записывают показания по трём шкалам анемометра и время измерения в секундах.

-Разность между конечным и начальным отсчётами, делят на время измерения и определяют число делений шкалы, приходящихся на одну секунду

- Скорость ветра определяется по градуировочному графику, приложенному к анемометру.

Для решения многих практических задач, например, для разработки генеральных планов застройки территорий, необходимо учитывать скорости и направления преобладающих ветров относительно населенных районов.

Наглядное представление о ветровом режиме в заданном районе даёт роза ветров, являющаяся графическим изображением распределения повторяемости ветров по направлениям восьми румбов. Роза ветров строится по данным многолетних наблюдений и в зависимости от поставленной задачи может охватывать тот или иной период (месяц, год и т.п.).

Роза ветров может строиться по повторяемости ветров по градациям скоростей по восьми румбам. Обычно принимаются интервалы скоростей: 0-4; 5-9; 10-14; 15-19 м\сек и т.д.

Повторяемость каждого интервала скоростей для каждого румба выражают в процентах от общего количества измерений характеристик ветра на метеостанции за период, для которого строится роза ветров.

Также строится роза повторяемости ветров по направлениям независимо от скоростей, а также розы повторяемости средних или максимальных скоростей по направлениям .

Для построения розы повторяемости ветров по направлениям чертят 8 румбов направлений, затем в масштабе 1мм = 1% откладывают на румбах значение повторяемости каждого направления и соединяют точки прямыми линиями. На этих же осях часто откладывают средние значения скоростей ветра.

Таблица 30. Повторяемость направлений ветра, %

Лабораторно-практические занятия проводятся в специально оборудованной лаборатории университета. Работы выполняются студентами самостоятельно под руководством преподавателя. Необходимым условием является подготовка студентов к выполнению каждого лабораторно - практического задания, преподаватель обязан контролировать степень подготовленности каждого студента к выполнению лабораторной работы. Работа выполняется в отдельной тетради, которые по окончанию занятия проверяются преподавателем. Незаконченные задания выполняются самостоятельно к следующему занятию. Студенты обязаны защитить отчёты по каждой лабораторной работе в сроки, установленные преподавателем.\

Каждая тема программы завершаются проверочным тестом. Оценки за защиты отчётов, тесты определяют текущую успеваемость.

Список литературы

1. 
   Моргунов, В.К. Основы метеорологии, климатологии. Метеорологические приборы и методы наблюдений: Учебник / В.К.Моргунов. - Ростов/ Д.: Феникс.-Новосибирск : Сибирское соглашение , 2005.-331с.
   
2. 
   Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Метеорологические наблюдения на станциях. Выпуск 3, часть 1.- Л.: Гидрометеоиздат, 1985.- 201с.
   
3. 
   Хромов, С.П., Мамонтов, Л.И. Метеорологический словарь /редактор В.И.Кузьменко.- Л.: Гидрометеоиздат, 1974. -234 с.
   

1. 
   Почему небо голубое?
   
2. 
   Потоки какой солнечной радиации преобладают в полдень в ясный день
   
3. 
   Что можно предпринять, чтобы грядка нагрелась быстрее?
   
4. 
   Какой барической системе соответствует данная погода: Облачность 10 баллов, дождь, ветер юго- западный, 5 м\сек, давление упало на 3 мб за последние 3 часа?
   
5. 
   В каком районе города скорость ветра будет усиливаться?
   
6. 
   Где будет сильнее ветер: над сушей или океаном?
   
7. 
   Почему в июле в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить замерзшие слои почвы?
   
8. 
   Почему поздней осенью над рекой образуется туман?
   
9. 
   Почему дым из труба опускается вниз?
   
10. 
    Почему ночью у водоёма теплее, чем на возвышенности?
    
11. 
    Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 60^оС
    
12. 
    Почему образуются облака?
    
13. 
    Назовите вид осадков по следующему описанию: малая интенсивность, мелкие, на лужах не оставляют следов
    
14. 
    Какому типу климата соответствует следующее описание: Равномерный температурный режим в течение всего года, средние температуры +24- +28 ^оС, годовая амплитуда 1-5 ^оС, относительная влажность 70-90%, осадков 1000-3000 мм за год?
    

1. 
   Почему небо на закате оранжевое, красное?
   
2. 
   Потоки какой солнечной радиации преобладают на закате в ясный день
   
3. 
   Что можно предпринять, чтобы грядка не нагревалась ?
   
4. 
   Какой барической системе соответствует данная погода: Ясно, без осадков, ветер северо- западный, 4 м\сек, давление выросло на 1.3 мб за последние 3 часа?
   
5. 
   Почему в лесу даже в ветряную погоду тихо?
   
6. 
   Где будет сильнее ветер: над лесом или над полем?
   
7. 
   Почему в ноябре в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить незамерзшие слои почвы?
   
8. 
   Когда образуется роса?
   
9. 
   Всегда ли температура с высотой в атмосфере понижается?
   
10. 
    Почему днём у водоёма холоднее, чем на возвышенности?
    
11. 
    Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 15^оС?
    
12. 
    Почему облака различаются по внешнему виду?
    
13. 
    Назовите вид осадков по следующему описанию: средняя интенсивность, выпадают на большой площади, равномерно, длительное время
    
14. 
    Какому типу климата соответствует следующее описание: средние температуры июля +26… +40 ^о С, января - +10… +22 ^о С ,годовая амплитуда 15-20 ^оС, осадков менее250 мм за год, характерны пыльные бури
    

1. Почему небо выглядит белёсым, при этом облачности нет?

2. Потоки какой солнечной радиации преобладают в пасмурный день?

3. Что можно предпринять, чтобы защитить растения от заморозка?

4. Какой барической системе соответствует данная погода: Малооблачно, без осадков, тихо, давление за последние 3 часа не изменилось?

5. Почему в степях высаживают лесные полосы?

6. Где будет сильнее ветер: над в городу или сельской местности?

7. На какой глубине на восходе солнца

почва будет холоднее?

8. Верна ли примета, если утром роса, днём дождя не будет?

9. У земной поверхности температура равна 5.1 ^оС, чему равна температура на высоте 100 м?

10. Глубина 10см в почве и водоёме: где выше температура в ясный день в полдень?

11.Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 0-5^оС?

12. Какие облака могут образоваться в жаркую погоду при неустойчивом состоянии атмосферы?

13. Назовите вид осадков по следующему описанию: большая интенсивность, выпадают на небольшой площади, кратковременны

14. Какому типу климата соответствует следующее описание: большие сезонные различия в радиационных условиях, средние температуры июля +18 ^о С, января - 10 ^о С , осадков 600 мм за год

1. 
   Почему небо голубое?
   
2. 
   Потоки какой солнечной радиации преобладают в полдень в ясный день
   
3. 
   Что можно предпринять, чтобы грядка нагрелась быстрее?
   
4. 
   Какой барической системе соответствует данная погода: Облачность 10 баллов, дождь, ветер юго- западный, 5 м\сек, давление упало на 3 мб за последние 3 часа?
   
5. 
   В каком районе города скорость ветра будет усиливаться?
   
6. 
   Где будет сильнее ветер: над сушей или океаном?
   
7. 
   Почему в июле в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить замерзшие слои почвы?
   

9. У земной поверхности температура равна 5.1 ^оС, чему равна температура на высоте 100 м?

10. Глубина 10см в почве и водоёме: где выше температура в ясный день в полдень?

11.Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 0-5^оС?

12. Какие облака могут образоваться в жаркую погоду при неустойчивом состоянии атмосферы?

13. Назовите вид осадков по следующему описанию: большая интенсивность, выпадают на небольшой площади, кратковременны

14.Какому типу климата соответствует следующее описание: большие сезонные различия в радиационных условиях, средние температуры июля +18 ^о С, января - 10 ^о С , осадков 600 мм за год

Вариант 5( все ответы проанализировать, объяснить)

1. 
   Почему небо на закате оранжевое, красное?
   
2. 
   Потоки какой солнечной радиации преобладают на закате в ясный день
   
3. 
   Что можно предпринять, чтобы грядка не нагревалась ?
   
4. 
   Какой барической системе соответствует данная погода: Ясно, без осадков, ветер северо- западный, 4 м\сек, давление выросло на 1.3 мб за последние 3 часа?
   
5. 
   Почему в лесу даже в ветряную погоду тихо?
   
6. 
   Где будет сильнее ветер: над лесом или над полем?
   
7. 
   Почему в ноябре в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить незамерзшие слои почвы?
   
8. 
   Когда образуется роса?
   
9. 
   Всегда ли температура с высотой в атмосфере понижается?
   
10. 
    Почему днём у водоёма холоднее, чем на возвышенности?
    
11. 
    Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 15^оС?
    
12. 
    Почему облака различаются по внешнему виду?
    
13. 
    Назовите вид осадков по следующему описанию: средняя интенсивность, выпадают на большой площади, равномерно, длительное время
    
14. 
    Какому типу климата соответствует следующее описание: средние температуры июля +26… +40 ^о С, января - +10… +22 ^о С ,годовая амплитуда 15-20 ^оС, осадков менее250 мм за год, характерны пыльные бури
    

1. Почему небо выглядит белёсым, при этом облачности нет?

2. Потоки какой солнечной радиации преобладают в пасмурный день?

3. Что можно предпринять, чтобы защитить растения от заморозка?

4. Какой барической системе соответствует данная погода: Малооблачно, без осадков, тихо, давление за последние 3 часа не изменилось?

5. Почему в степях высаживают лесные полосы?

6. Где будет сильнее ветер: над в городу или сельской местности?

7. На какой глубине на восходе солнца

8. 
   Почему поздней осенью над рекой образуется туман?
   
9. 
   Почему дым из труба опускается вниз?
   
10. 
    Почему ночью у водоёма теплее, чем на возвышенности?
    
11. 
    Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 60^оС
    
12. 
    Почему образуются облака?
    
13. 
    Назовите вид осадков по следующему описанию: малая интенсивность, мелкие, на лужах не оставляют следов
    
14. 
    Какому типу климата соответствует следующее описание: Равномерный температурный режим в течение всего года, средние температуры +24- +28 ^оС, годовая амплитуда 1-5 ^оС, относительная влажность 70-90%, осадков 1000-3000 мм за год?
    

1. 
   Почему небо голубое?
   
2. 
   Потоки какой солнечной радиации преобладают в полдень в ясный день
   
3. 
   Что можно предпринять, чтобы грядка нагрелась быстрее?
   
4. 
   Какой барической системе соответствует данная погода: Ясно, без осадков, ветер северо- западный, 4 м\сек, давление выросло на 1.3 мб за последние 3 часа?
   
5. 
   Почему в лесу даже в ветряную погоду тихо?
   
6. 
   Где будет сильнее ветер: над лесом или над полем?
   
7. 
   Почему в ноябре в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить незамерзшие слои почвы?
   
8. 
   Когда образуется роса?
   
9. 
   Всегда ли температура с высотой в атмосфере понижается?
   
10. 
    Почему днём у водоёма холоднее, чем на возвышенности?
    
11. 
    Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 60^оС
    
12. 
    Почему образуются облака?
    
13. 
    Назовите вид осадков по следующему описанию: малая интенсивность, мелкие, на лужах не оставляют следов
    
14. 
    Какому типу климата соответствует следующее описание: Равномерный температурный режим в течение всего года, средние температуры +24- +28 ^оС, годовая амплитуда 1-5 ^оС, относительная влажность 70-90%, осадков 1000-3000 мм за год.
    

1. 
   Почему небо на закате оранжевое, красное?
   
2. 
   Потоки какой солнечной радиации преобладают на закате в ясный день
   
3. 
   Что можно предпринять, чтобы грядка не нагревалась ?
   
4. 
   Какой барической системе соответствует данная погода: Облачность 10 баллов, дождь, ветер юго- западный, 5 м\сек, давление упало на 3 мб за последние 3 часа?
   
5. 
   В каком районе города скорость ветра будет усиливаться?
   
6. 
   Где будет сильнее ветер: над сушей или океаном?
   
7. 
   Почему в июле в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить замерзшие слои почвы?
   
8. 
   Почему поздней осенью над рекой образуется туман?
   
9. 
   Почему дым из труба опускается вниз?
   
10. 
    Почему ночью у водоёма теплее, чем на возвышенности?
    
11. 
    Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 15^оС?
    
12. 
    Почему облака различаются по внешнему виду?
    
13. 
    Назовите вид осадков по следующему описанию: средняя интенсивность, выпадают на большой площади, равномерно, длительное время
    
14. 
    Какому типу климата соответствует следующее описание: средние температуры июля +26… +40 ^о С, января - +10… +22 ^о С ,годовая амплитуда 15-20 ^оС, осадков менее250 мм за год, характерны пыльные бури
    

1. 
   Почему небо выглядит белёсым, при этом облачности нет?
   
2. 
   Потоки какой солнечной радиации преобладают в пасмурный день?
   
3. 
   Что можно предпринять, чтобы защитить растения от заморозка?
   
4. 
   Какой барической системе соответствует данная погода: Малооблачно, без осадков, тихо, давление за последние 3 часа не изменилось?
   
5. 
   Почему в степях высаживают лесные полосы?
   
6. 
   Где будет сильнее ветер: над в городу или сельской местности?
   
7. 
   На какой глубине на восходе солнца
   
8. 
   почва будет холоднее?
   
9. 
   Верна ли примета, если утром роса, днём дождя не будет?
   
10. 
    Глубина 10см в почве и водоёме: где выше температура в ясный день в полдень?
    
11. 
    .Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 0-5^оС?
    
12. 
    Какие облака могут образоваться в жаркую погоду при неустойчивом состоянии атмосферы?
    
13. 
    Назовите вид осадков по следующему описанию: большая интенсивность, выпадают на небольшой площади, кратковременны
    
14. 
    Какому типу климата соответствует следующее описание: большие сезонные различия в радиационных условиях, средние температуры июля +18 ^о С, января - 10 ^о С , осадков 600 мм за год
    

1. 
   Почему небо голубое?
   
2. 
   Потоки какой солнечной радиации преобладают в полдень в ясный день
   
3. 
   Что можно предпринять, чтобы грядка нагрелась быстрее?
   
4. 
   Какой барической системе соответствует данная погода: Облачность 10 баллов, дождь, ветер юго- западный, 5 м\сек, давление упало на 3 мб за последние 3 часа?
   
5. 
   В каком районе города скорость ветра будет усиливаться?
   
6. 
   Где будет сильнее ветер: над сушей или океаном?
   
7. 
   Почему в июле в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить замерзшие слои почвы?
   
8. 
   Верна ли примета, если утром роса, днём дождя не будет?
   
9. 
   У земной поверхности температура равна 5.1 ^оС, чему равна температура на высоте 100 м?
   
10. 
    Глубина 10см в почве и водоёме: где выше температура в ясный день в полдень?
    
11. 
    Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 0-5^оС?
    
12. 
    Какие облака могут образоваться в жаркую погоду при неустойчивом состоянии атмосферы?
    
13. 
    Назовите вид осадков по следующему описанию: большая интенсивность, выпадают на небольшой площади, кратковременны
    
14. 
    Какому типу климата соответствует следующее описание: большие сезонные различия в радиационных условиях, средние температуры июля +18 ^о С, января - 10 ^о С , осадков 600 мм за год?
    

4. 
   Методические указания для проведения занятий в интерактивной форме.
   

Академическая группа делится на малые группы по 4-5 человек. Каждому участнику раздается задание, приведенное в таблице 31.

Преподаватель анализирует индивидуальную и групповую работу, выявляет лидеров, делает вывод об умении каждого работать в группе.

Оценки: 0-16 баллов - отлично

17-32 баллов -хорошо

33- 48 баллов - удовлетворительно

более 48 баллов- неудовлетворительно

Самостоятельная работа студентов (СРС) проводится с целью формирования общекультурных и профессиональных компетенций, понимаемых как способность применять знания, умения и личностные качества для успешной деятельности в определенной области, в том числе: формирования умений по поиску и использованию нормативной, правовой, справочной и специальной литературы, а также других источников информации; качественного освоения и систематизации полученных теоретических знаний, их углубления и расширения по применению на уровне межпредметных связей; формирования умения применять полученные знания на практике (в профессиональной деятельности) и закрепления практических умений студентов; развития познавательных способностей студентов, формирования самостоятельности мышления; совершенствования речевых способностей; развития активности студентов, творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности; формирования способностей к саморазвитию (самопознанию, самоопределению, самообразованию, самосовершенствованию, самореализации, саморегуляции); развития научно-исследовательских навыков; развития навыков межличностных отношений.

Самостоятельная работа студента может быть как аудиторная, так и внеаудиторная.

1.Аудиторная работа по дисциплине Учение об атмосфере включает текущее тестирование студентов по отдельным темам; выполнение лабораторных работ используя методические указания; анализ таблиц .

2. Внеаудиторная СРС включает следующие виды деятельности студента:

а) изучение отдельных тем теоретического курса , запланированных преподавателем:

д) выполнение курсовой работы. - составление плана –схемы по вопросам : строение атмосферы; спектральный состав солнечной радиации и его изменение;

- составление сравнительных таблиц : географическое распределение температуры воздуха по земному шару; географическое распределение осадков по земному шару; географическое распределение давления у земной поверхности в январе и июле; циклоны и антициклоны; местная циркуляции; классификация климатов по В. Кеппену – Треварту; Л.С. Бергу. Б.П. Алисову.

б) подготовку к выполнению и сдаче лабораторных работ;

в) подготовку к коллоквиумам, тестированию, зачетам;