Гидрометеорологическое обеспечение боевого применения высокоточного оружия класса воздух-поверхность
ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 3/2008, стр. 76-78
Гидрометеорологическое обеспечение боевого применения высокоточного оружия класса «воздух-поверхность»
Подполковник Е.Л. ТИШКОВЕЦ
ТИШКОВЕЦ Евгений Александрович родился 12 февраля 1975 года в селе Камень-Рыболов Ханкайско го района Приморского края. Окончил (с золотой медалью) Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (1997).
Военную службу проходил на должностях: инженер метеогруппы истребительного авиаполка, инженер-испытатель исследовательского центра, старший инженер и начальник группы научного отдела прикладной гидрометеорологии Главного гидрометеорологического центра (ГГМЦ) МО РФ. Является соискателем ученой степени кандидата наук.
В настоящее время — заместитель начальника отдела долгосрочных прогнозов погоды ГГМЦ МО РФ.
ВОЕННО-ПОЛИТИЧЕСКОЕ руководство ведущих государств мира считает, что характер вооруженной борьбы в XXI веке претерпит значительные изменения, причем ключевую роль в операциях будут играть действия в воздушно-космическом пространстве.
При этом авиационные удары НАШ в ходе локальных войн в Ираке, Югославии и Афганистане достаточно убедительно продемонстрировали возможности высокоточного оружия (ВТО), что дало мощный импульс к его дальнейшему развитию, привело к существенным изменениям форм и способов вооруженной борьбы и практическому переходу к войне нового поколения.
Поступление на вооружение высокоточных авиационных средств поражения и новейшей бортовой разведывательной аппаратуры значительно повысило боевые возможности ВВС.
Вместе с тем возросло и влияние гидрометеорологических условий (ГМУ) на эффективность применения ВТО, что вызывает необходимость повышения требований к оценке и учету ГМУ как на этапе принятия решения, так и в ходе его применения.
В этом проявляется одна из объективных закономерностей развития боевых средств: создание нового высокоэффективного оружия с использованием в системе его наведения новых физических принципов приводит к усилению его зависимости от ГМУ.
Так, в операциях «Буря в пустыне» (1991) и «Шок и трепет» (2003) в зоне Персидского залива вследствие частых пыльных (песчаных) бурь возникал «эффект Вьетнама»: гидрометеоры закрывали назначенные объекты поражения и целые эскадрильи самолетов F-16, F-15E, и «Торнадо» возвращались на аэродромы, так и не применив ракеты с лазерными и телевизионными системами наведения.
Высокая температура воздуха, раскаленный песок и горячая взвесь пыли привели к тому, что тепловизионные устройства, установленные на ударных вертолетах АН-64 «Апач», оказались совершенно неэффективными.
В ходе операции «Решительная сила» (1999) при нанесении ударов по объектам на территории Югославии неблагоприятные ГМУ в 30 % боевых вылетов не позволили выполнить авиации НАТО поставленные задачи по поражению наземных целей. В связи с этим была осуществлена модификация погоды, приведшая к изменению параметров окружающей среды и созданию так называемой противопогоды.
В порядке натурного эксперимента ВВС США создавали «искусственную погоду» (Artificial weather) на театре войны, провоцируя формирование плотной 10-бальной облачности и выпадение интенсивных ливневых осадков за пределами зоны конфликта.
В целом по данным Пентагона в вооруженных конфликтах последнего десятилетия командованием ВВС США по причине неблагоприятных ГМУ в 15 % случаев были приняты решения о перенацеливании ВТО и в 30 % — о замене одного типа ВТО на другой. Очевидно, что авиационное ВТО оказалось весьма чувствительным к ГМУ.
Известно, что в ВТО используются в основном радиолокационные, тепловизи-онные, лазерные и телевизионные системы наведения, возможности которых по обнаружению, распознаванию, захвату и поражению объектов противника в значительной степени зависят от ГМУ и времени суток.
Повышенная способность атмосферы к поглощению и рассеянию электромагнитных излучений приводит к ограничению диапазонов определенных длин волн, используемых в системах наведения ВТО, что позволяет эффективно применять его только в так называемых окнах прозрачности атмосферы.
Так, например, дальность действия радиолокационных систем наведения при ливневых осанках снижается от 40 до 100 %, инфракрасных систем при густой дымке с видимостью 1-4 км уменьшается на 20-30 %, в тумане при видимости менее 1 км — на 30-50 %, а при дожде — на 70-80 %. Дальность обнаружения с помощью оптико-электронных систем снижается в густой дымке при видимости 1-4 км на 7 %, в слабом тумане при видимости 0,5-1 км — на 30 %, в сильном тумане с видимостью менее 0,5 км — на 45 %.
Исследования показали, что на эффективность применения ВТО потенциально могут влиять 220 гидрометеорологических параметров и явлений, из которых существенными являются более 10 %.
Оценку влияния ГМУ на применение ВТО необходимо рассматривать в трех аспектах: полет ВТО; работа головки самонаведения (ГСН) ВТО; последствия нанесенного удара.
ГМУ, влияющие на ВТО в полете: гроза, град, кучево-дождевая (мощная кучевая) облачность; сильная болтанка, превышающая ограничения для данного типа ВТО; обледенение; электризация; направление и скорость ветра; температура и плотность воздуха.
ГМУ, влияющие на работу ГСН ВТО: явления погоды, ухудшающие видимость у земли (осадки, облака, туманы, метели, пыльные (песчаные) бури и др.); болтанка, превышающая ограничения для данного типа ГСН ВТО; фоно-целевая обстановка, непрерывно изменяющаяся под влиянием ГМУ; продолжительность «телевизионных суток» (для оптико-электронных систем наведения).
ГМУ, влияющие на последствия нанесенного удара: ветровой режим; наличие облачности, осадков и туманов; стратификация атмосферы; гидрологический режим подстилающей поверхности.
Будущий сценарий погоды может быть получен с помощью 60-уровневых глобальных, региональных и мезомасштабных моделей геосфер, а также на основе данных радиолокационной и спутниковой разведки погоды на срок до 14 сут с дискретностью уточнения каждые 3 ч по всему земному шару с горизонтальным пространственным сеточным разрешением ~ 100 х 100 км, а в районе цели и зонах коррекции траектории полета ВТО — от 10 х 10 до 1×1 км. Учет ГМУ в этом случае позволит более точно рассчитать параметр и дальность обнаружения цели; вероятность правильного обнаружения и распознавания цели и объектов на местности в зонах коррекции и на конечном участке траектории полета; вероятность «захвата» и поражения цели; а также ошибки наведения по дальности, угловым координатам и месту цели на плоскости; потребный боевой наряд сил для решения задач гарантированного уничтожения целей противника и наиболее благоприятный период времени для эффективного применения ВТО; оптимальный маршрут полета ВТО.
Кроме того, обоснованный прогноз погоды позволяет определить критериальные значения ГМУ, обеспечивающие минимально допустимую дальность обнаружения, распознавания и захвата цели бортовыми средствами с заданной вероятностью достоверного обнаружения, распознавания и наведения на цель, а также исключение вхождения летательного аппарата (ЛА) (носителя ВТО) в зону действия объектовой ПВО противника и возникающую при этом допустимую перегрузку ЛА.
Процесс автоматизации гидрометеорологического обеспечения (ГМО) планирования боевого применения ВТО представляется следующим образом.
Вычислительные мощности на базе одного из отечественных центров глобальной погоды на основе автоматизированной информационно-измерительной системы мониторинга за состоянием ГМУ и мезомасштабных гидродинамических моделей высокого пространственно-временного разрешения осуществляют моделирование прогностического состояния геосфер (околоземного космического пространства, атмосферы, литосферы и гидросферы). Полученные данные в специальной кодовой форме передаются с помощью интегрированной системы наземных и спутниковых телекоммуникаций на автоматизированное рабочее место (АРМ) подготовки гидрометеорологической информации (ГМИ) соответствующего командного пункта (КП). АРМ подготовки ГМИ декодирует принятую информацию и формирует оперативную планетарную гидрометеорологическую базу (или файлы) данных. Далее фактические и прогностические ГМУ переводятся на АРМ офицера боевого управления КП.
При получении задачи офицер боевого управления КП вводит номер цели и время предполагаемого применения ВТО, после чего он получит прогностическую модель погоды в виде набора наиболее влияющих на ВТО гидрометеорологических параметров в форме пространственно-временных графиков, таблиц или геоинформационных карт. Если хотя бы один из параметров (явлений) достигает либо превышает критические значения, установленные для данного типа ВТО, то принимается решение об ограничении, перенацеливании или прекращении выполнения боевого задания по заданным маршруту, номеру цели и времени применения. Критические значение гидрометеорологических параметров, при которых применение ВТО ограничивается или прекращается, устанавливаются разработчиком для каждого вида ВТО на основе натурных испытаний в климатических цехах или математического моделирования.
Таким образом, эффективное поражение наземных целей, очевидно, требует кардинального развития гидрометеорологического обеспечения, которое существенно изменяет свой статус и становится неотъемлемым элементом и содержанием информационного обеспечения при нанесении высокоточных ударов.
Назревшая проблема совершенствования информационного обеспечения применения ВТО требует учета ГМУ и в математических моделях боевых действий, в которых гидрометеоэлементы должны быть отражены более детально и в самом широком спектре, а не осредненными климатическими «функциями влияния», значения которых в конкретный период боевых действий могут значительно отличаться от фактических условий погоды.
Переводы с сайтов Метеорологической службы и Метеорологического агентства ВВС США.
Балакин А.И. Метеорологическое обеспечение. М.: Воениздат, 1991. С. 120.
Источник: http://militaryarticle.ru/voennaya-mysl/2008-vm/10105-gidrometeorologicheskoe-obespechenie-boevogo
Гидрометеорологическое обеспечение
Гидрометеорологическое обеспечение организуется и осуществляется в целяхповышения эффективности огня артиллерии, всесторонней оценки и учета гидрометеорологических условий при подготовке и ведении боевых действий, правильной организации хранения и транспортирования высокоточных боеприпасов, проведения мероприятий по защите личного состава, вооружения и техники от опасных гидрологических, метеорологических явлений.
Основными задачами гидрометеорологического обеспечения являются: непрерывное осуществление метеорологического обеспечения огня артиллерии; своевременное обеспечение штабов и подразделений справочной, прогностической и фактической гидрометеорологической информацией; немедленное доведение до штабов и подразделений оповещений (предупреждений) о начавшихся (ожидаемых) опасных явлениях погоды и гидрологического режима.
Метеорологическое обеспечение огня артиллерии включает: метеорологическую подготовку; получение и анализ прогностических и фактических гидрометеорологических данных необходимых для планирования огня артиллерии.
Метеорологическая подготовка стрельбы включает: организацию работы метеорологических подразделений; проведение наземных метеорологических измерений и температурно-ветрового зондирования атмосферы, составление и доведение до подразделений бюллетеней «Метео-44» («Метео-11»), приближенных бюллетеней «Метеосредний»; определение направления и скорости ветра в пределах активного участка траектории реактивных снарядов, а при применении боеприпасов с кассетными боевыми частями, кроме того, определение направления и скорости среднего ветра в слое вскрытия кассетной боевой части, а также в районе объекта (цели); определение отклонений метеорологических условий от табличных для расчета метеорологических поправок при определении установок для нанесения ракетных ударов и стрельбы артиллерии.
Метеорологические станции ведут наблюдение за опасными явлениями погоды и гидрологического режима в районах их развертывания.
К опасным явлениям погоды и гидрологического режима относятся: порывистый ветер скоростью более 15 м/сек, температура воздуха ниже – 40 градусов и выше + 40 градусов Цельсия, переход температуры воздуха от положительных к отрицательным значениям и резкое похолодание (на 10 градусов и больше), интенсивные осадки (снегопад, ливень, град), туманы, пыльные и снежные бури, снежные заносы, резкий подъем уровня воды в реках и водохранилищах.
Для всесторонней и своевременной оценки и учета гидрометеорологической обстановки при подготовке и в ходе боевых действий в подразделениях организуют получение от вышестоящего штаба прогнозов погоды и гидрометеорологического режима, климатических и гидрологических справок, данных о фактических гидрометеорологических условиях и их доведение до подразделений, оповещение (предупреждение) об опасных явлениях погоды и гидрологического режима.
Командир (старший офицер) батареи при организации гидрометеорологического обеспечения обязан: уяснить порядок осуществления гидрометеорологического обеспечения; организовать своевременный прием метеорологических бюллетеней, гидрометеорологической информации и оповещений (предупреждений) об опасных явлениях погоды и гидрологического режима; определить мероприятия, которые необходимо провести для снижения отрицательного воздействия погодных условий.
В распоряжении по метеорологической подготовке командир батареи указывает:
порядок приема метеорологических бюллетеней, а при невозможности приема – получения их с пункта управления огнем дивизиона;
порядок получения приближенного бюллетеня «Метеосредний» с пункта управления огнем дивизиона (составления приближенного бюллетеня в реактивной артиллерийской батарее);
порядок определения отклонений метеорологических условий, учитываемых при определении установок для стрельбы (пуска);
порядок определения баллистического ветра в пределах активного участка траектории (в реактивной артиллерийской батарее).
7.1.2.Охрана и оборона. Расположение артиллерийских подразделений на месте.
Охранение организуется и осуществляется силами и средствами подразделений артиллерии в целях недопущения ведения разведки противником, отражения внезапного нападения диверсионно-разведывательных групп и бандформирований, десантов, танков и мотопехоты противника, предотвращения захвата противником секретной документации, средств боевого управления и связи.
Охранение организуется:
на марше – походным охранением;
при расположении на месте при угрозе нападения противника – сторожевым охранением.
Во всех случаях организуется непосредственное охранение.
Походное охранение дивизиона при совершении марша самостоятельной колонной по отдельному маршруту осуществляется дозорными отделениями, высылаемыми на удаление, обеспечивающее зрительную связь.
Сторожевое охранение должно быть круговым и охватывать все основные дороги и подступы к позиционному району (району огневой позиции) или району расположения.
Сторожевое охранение в дивизионе осуществляется сторожевыми постами (в составе до отделения, расчета), выставляемых на угрожаемых направлениях на удалении до 1500 м от районов расположения подразделений, и секретами (в составе 2-3 человек), выставляемыми на удалении до 400 м от района расположения дивизиона.
Сторожевые посты и секреты занимают позиции, удобные для обороны, обеспечивающие хороший обзор угрожаемых направлений и открытых подступов к району, а также возможность ведения огня по вертолетам противника. Сторожевым постам назначаются полосы для охранения и рубежи обороны, а секретам указываются секторы наблюдения и обстрела.
Одиночных солдат противника сторожевой пост (секрет) захватывает в плен или уничтожает и докладывает об этом командиру, выславшему пост (секрет). При атаке противника сторожевой пост смело вступает с ним в бой и прочно удерживает занимаемую позицию до приказа на отход.
Непосредственное охранение в дивизионе (батарее) осуществляется:
на марше – наблюдателями, назначаемыми на каждой машине;
при расположении на месте – парными патрулями (патрульными) и постоянным дежурством наблюдателей на командно-наблюдательном пункте дивизиона (батареи, командном пункте стартовой батареи);
в районах огневых позиций – наблюдательными постами (наблюдателями), парными патрулями и дежурными орудийными номерами; на командно-наблюдательных (наблюдательных) пунктах (на позиции, посту средств артиллерийской разведки) – дежурными наблюдателями.
На огневой позиции каждой батареи выставляется наблюдательный пост в составе двух-трех наблюдателей, один из которых назначается старшим. Наблюдательный пост выставляется на направлении возможного прорыва танков и пехоты противника в район огневой позиции на удалении от нее в пределах зрительной связи.
В месте расположения тягачей и автомобилей назначается наблюдатель из числа водителей. Наблюдательный пост обеспечивают приборами наблюдения, журналом наблюдения, компасом, часами и средствами подачи сигналов.
При обнаружении противника наблюдательный пост (наблюдатель в месте расположения тягачей и автомобилей) немедленно подает сигналы оповещения и заносит результаты наблюдения в журнал наблюдения.
В ночное время и в других условиях ограниченной видимости, а также при действиях в лесу в районе огневых позиций организуется патрулирование.
На огневых позициях в перерывах между ведением огня у каждого орудия назначают дежурного орудийного номера. Он наблюдает за подступами к огневой позиции и сигналами наблюдательного поста (наблюдателя), оповещает расчет и готовит орудие к немедленному открытию огня.
Для отражения нападения противника на огневую позицию минируют или подготавливают к минированию участки местности на танкоопасных направлениях, определяют порядок действий личного состава, оборудуют окопы для ведения огня из стрелкового и противотанкового оружия и назначают секторы обстрела, устанавливают порядок освещения местности при отражении нападения противника ночью, организуют взаимодействие между батареями по уничтожению противника, прорвавшегося в район огневых позиций. В артиллерийских подразделениях, кроме того, подготавливают площадки для ведения огня прямой наводкой и назначают орудиям секторы обстрела. В целях быстрого открытия огня по танкам противника выбирают ориентиры и на каждое орудие составляют карточку огня. Старший офицер батареи составляет схему охраны и обороны огневых взводов на позиции и ставит задачу подчиненным.
В позиционных районах (районах огневых позиций) и при расположении на месте для опознавания своих военнослужащих на каждые сутки командиром части устанавливается пропуск и отзыв.
Пропуском служит наименование вооружения или боевой техники, а отзывом – название населенного пункта, начинающееся с той же буквы, что и пропуск. Пропуск сообщается устно всему личному составу, назначенному в сторожевое и непосредственное охранение и лицам, посылаемым за пределы расположения подразделения, а ночью и в пределах расположения (позиции) своего подразделения.
Отзыв сообщается командирам подразделений, а также лицам, посылаемым для передачи устных приказаний. Пропуск спрашивается у всех лиц, проходящих через рубеж охранения и следующих по расположению подразделения ночью, а отзыв – у лиц, передающих устное приказание командира. Пропуск и отзыв произносятся тихо.
Все лица, не знающие пропуска, а лица, прибывающие с приказанием – отзыва, задерживаются.
Командир подразделения при организации охраны и обороны обязан: изучить местность на занимаемой позиции (в районе), определить угрожаемые направления и скрытые подступы к ней, порядок прикрытия позиции (района) сигнальными минами и заграждениями, места выставления сторожевых постов и маршруты движения патрульных; установить постоянное круговое наблюдение; определить состав сторожевых постов, патрульных и наблюдателей, порядок их смены и поддержания связи с ними; поставить задачу каждому сторожевому посту, патрульным и наблюдателям; определить порядок действий личного состава при обнаружении и нападении наземного и воздушного противника; довести до личного состава подразделения сигналы оповещения и управления, а до охранения – пропуск; осуществлять контроль несения службы охранением; немедленно докладывать старшему командиру (начальнику) о появлении и нападении противника.
В распоряжении по организации охраны и обороны командир (начальник штаба) дивизиона, командир (старший офицер) батареи указывает:
на каких направлениях сосредоточить особое внимание;
где, какое охранение, и к какому времени иметь, какие силы для этого привлечь;
задачи подразделениям по охране и обороне, какое непосредственное охранение иметь в подразделениях;
порядок действий подразделений при обнаружении и нападении наземного и воздушного противника и ведении обороны;
дежурное подразделение и его задачи;
порядок оповещения и связи.
Кроме того, он доводит до командиров подразделений пропуск и отзыв на сутки.
Штаб дивизиона планирует и организует охрану и оборону, контролирует выполнение мероприятий подразделениями. При планировании охраны и обороны штаб дивизиона (командиры подразделений) разрабатывает схему охраны и обороны.
При постановке задачи наблюдательному посту (наблюдателю) указывают ориентиры, сведения о противнике и своих подразделениях, место наблюдательного поста (наблюдателя), сектор наблюдения, на что обратить особое внимание, порядок доклада результатов наблюдения и сигналы оповещения.
С получением данных о появлении противника командир подразделения докладывает об этом старшему командиру (начальнику), информирует соседей, принимает меры для усиления наблюдения, выявляет численность, характер действий противника и руководит отражением его нападения.
Для отражения нападения противника привлекаются максимально возможные силы и средства.
При бое в окружении подразделению необходимо: перейти к круговой обороне; прикрыть инженерными заграждениями подступы к позициям (району); огнем всех видов оружия уничтожить противника; взять на учет все наличные запасы боеприпасов, продовольствия и горючего, организовать работу тыла в окружении.
Источник: https://cyberpedia.su/15xfb46.html
Гидрометеорологическое обеспечение мореплавания (стр. 8 из 9)
Рис. 1 — Зависимость отношения скорости ветра, измеренной на высоте z, к скорости ветра, измеренной на стандартной высоте 10 м, от высоты измерения: 1 — штормовой ветер (более 40 узлов), 2 — слабый и умеренный ветер (менее 15 узлов)
Как правило, скорость ветра, измеренная над сушей (v_c), меньше скорости ветра, измеренной в море (v_m). Различия объясняются неодинаковым коэффициентом шероховатости над сушей и над морем и другими причинами.
Только в последние годы были выполнены специализированные синхронные измерения ветра на суше и на море (с судов, автономных буев и буровых платформ), которые позволили обосновать переход от v_c к v_m. Отношение v_м к v_с изменяется от 1,1 до 1,7, а для слабых ветров — до 2,0 и более. Для ориентировочных расчетов можно пользоваться данными рис. 64.
Из рисунка видно, что отношение v_м к v_c тем больше, чем меньше скорость ветра. При скоростях ветра 20 узлов и более оно не превышает 1,1.
Данных по соотношению между ветром на море и на суше в зависимости от направления гораздо меньше. Однако можно считать, что наибольшие различия наблюдаются при ветре вдоль берега — отношение v_м к v_c в среднем достигает 1,7, при ветре с моря или с суши это отношение, как правило, не превышает 1,6 и в среднем равно 1,3.
При сопоставлении синхронных наблюдений на суше и на море следует иметь в виду, что в некоторых случаях возможны отклонения от приведенных соотношений и даже их противоположный ход — ветер над сушей больше, чем в море.
Такие расхождения могут быть связаны с прохождением фронтов или с бризовыми эффектами. Наиболее четко бризы проявляются при отсутствии сильных ветров.
При бризах различие между ветром на море и на суше ночью несколько больше, чем днем (рис. 2).
Рис. 2 — Соотношение между скоростью ветра, измеренной на береговой станции (v_c), и скоростью ветра, измеренной в море (v_м)
Отрезками прямых показаны значения среднего квадратического отклонения данных наблюдений.
Скорость ветра на картах погоды (в соответствии с международным синоптическим кодом КН-01) указывается стрелкой, идущей к центру кружка (кружком обозначается место проведения наблюдений) по направлению ветра. Скорость ветра представляется в виде оперения, наносимого у конца стрелки ветра.
Одно большое перо на стрелке соответствует скорости ветра 10 узлов малое — 5 узлов, треугольник — 50 узлов. Если данные о скорости ветра отсутствуют, на конце стрелки ветра вместо оперения наносят крестик. Если данные о направлении ветра отсутствуют, ветер не наносят.
При штиле кружок станции обводят другим кружком.
Приземные синоптические карты делятся на карты фактической погоды и прогностические карты. Приземная синоптическая карта фактической погоды является главной при составлении прогноза погоды.
Название «приземная» не означает, что эта карта отражает только свойства атмосферы у поверхности земли, а указывает, что данные, нанесенные на карту, получены путём наблюдений на «наземных» метеорологических станциях.
а) Приземные карты фактической погоды (анализ приземный)
Приземные карты фактической погоды передастся за основные сроки наблюдений: за 3,9,15 и 21 час московского времени или за 0,6,12 и 18 часов гринвичского времени. На этой карте показывается большой комплекс метеорологические элементов в соответствии с международным кодом КН-01, поэтому приземные карты фактической погоды часто называют комплексными картами погоды.
При чтении приземной синоптической карты фактической погоды необходимо иметь в виду, что значения метеорологических элементов и явлений наносятся цифрами или символами (значками) в строго определенном месте относительно центра, за который принимается место пункта наблюдения.
dd — направление ветра у поверхности Земли в десятках градусов по шкале 00-36, изображается стрелкой, идущей к центру кружка по направлению ветра;
ff — скорость ветра в метрах в секунду, изображается в виде оперения у конца стрелки направления ветра под углом к ней примерно 120 градусов и черного треугольника;
dd — направление ветра у поверхности Земли в десятках градусов по шкале 00-36, изображается стрелкой, идущей к центру кружка по направлению ветра;
ff — скорость ветра в метрах в секунду, изображается в виде оперения у конца стрелки направления ветра под углом к ней примерно 120 градусов и черного треугольника;
Направление ветра наносится стрелкой, направленной к центру станции.
Скорость ветра обозначается кругом с перьями на этих рисунках слева направо:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ВЕТРА ПО КАРТЕ ПРИЗЕМНОГО БАРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Скорость ветра над морем может быть рассчитана по формуле для скорости геострофического ветра(1): (1) Ветер, направленный вдоль прямолинейных изобар выше уровня трения, называется геострофическим.
где wо — угловая скорость вращения Земли, р — плотность воздуха, cp — географическая широта и (dp/dn)- горизонтальный барический градиент. Введем числовые значения со = 7,29-10-5 с-1 в миллибарах на градус и р = 1,276*10-3 г/см3, тогда, взяв широты, получим скорость геострофического ветра в метрах в секунду.
Однако практика показала, что удобнее и быстрее скорость геострофического ветра определять с помощью градиентной линейки (рис. 3).
Рис. 3 — Градиентная линейка. Расстояние между изобарами, градусы меридиана
Для этого необходимо выполнить следующие операции:
а) определить барический градиент (dp/dn) измеряя расстояние между соседними изобарами (по нормали к ним) в искомой точке, и выразить его в градусах меридиана;
б) полученное таким образом значение барического градиента находим на оси абсцисс градиентной линейки;
в) из найденной точки восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с наклонной линией соответствующей широты места, для которого мы хотим определить скорость геострофического ветра; промежуточные значения широты находим путем интерполяции;
г) из точки пересечения проводим прямую линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с осью ординат, на которой снимаем искомое значение скорости геострофического ветра.
Полученная скорость геострофического ветра будет больше скорости ветра, дующего вблизи поверхности моря (на высоте 10 м). Поэтому для перехода к последнему необходимо полученную скорость геострофического ветра умножить на коэффициент, учитывающий стратификацию приводного слоя атмосферы.
Геострофический ветер — это теоретический ветер, который является результатом полного баланса между силой Кориолиса и барическим градиентом. Такие условия называются геострофическим балансом. Геострофический ветер направлен параллельно изобарам (линиям постоянного атмосферного давления на определённой высоте). В природе такой баланс встречается редко.
Реальный ветер почти всегда отклоняется от геострофического за счёт действия других сил (трение о поверхность Земли, центробежная сила). Таким образом реальный ветер будет равен геострофическому если отсутствует трение и изобары являются идеальными прямыми.
Несмотря на практическую недостижимость таких условий, рассмотрение ветра как геострофического является хорошим первым приближением для атмосферы вне тропической зоны.
Геострофический баланс в Северном полушарии. Окружностями показаны изобары. Н — область низкого давления, В — область высокого давления
Происхождение
Воздух движется из областей с высоким давлением в область с низким давлением благодаря существованию барического градиента. Однако как только воздух приходит в движение, начинает действовать и сила Кориолиса, которая отклоняет поток вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии.
С увеличением скорости ветра увеличивается и отклонение под влиянием силы Кориолиса.
Отклонение увеличивается до тех пор пока сила Кориолиса и сила барического градиента не сбалансируют друг друга, в результате чего ветер движется уже не от области высокого давления в область низкого давления, а вдоль изобары, линии равного давления.
Геострофическим балансом объясняется почему системы низкого давления (в частности циклоны) вращаются против часовой стрелки а системы высокого давления (в частности антициклоны) по часовой стрелке в Северном полушарии (и наоборот в Южном полушарии).
Геострофические течения
Многие течения в океане тоже геострофические.
Как и многочисленные измерения метеозондов, собирающих информацию об атмосферном давлении на разных высотах в атмосфере, используются для того чтобы определить поле атмосферного давления и вывести геострофический ветер, измерения плотности по глубине в океане используются для вывода геострофических течений. Спутниковые альтиметры также используются для измерения аномали высоты морской поверхности, которая позволяет вести расчёт геострофических течений на поверхности. Геострофическое течение в воде или в воздухе — это внутренняя волна нулевой частоты.
Ограничения геострофического приближения
Эффект трения между воздухом и земной поверхностью нарушает геострофический баланс. Трение замедляет поток, уменьшая эффект от силы Кориолиса.
В результате сила барического градиента имеет больший эффект, и воздух всё-таки движется от высокого атмосферного давления к низкому атмосферному давлению, хоть и с большим отклонением.
Это объясняет почему ветра в системах высокого давления (антициклонах) расходятся от центра системы, тогда как ветра в системах низкого давления (циклонах) спирально закручиваются к центру системы.
Источник: http://MirZnanii.com/a/24237-8/gidrometeorologicheskoe-obespechenie-moreplavaniya-8
Загрузка...
