Основні споживачі прогнозу хмарності і туманів

 

У відповідності з основними керівними документами з метеорологічного обслуговування цивільної авіації в авіаційні прогнози погоди включається наступна інформація про хмарність: кількість хмар, їх форма, висота нижньої та верхньої меж. Ні один споживач метеорологічної інформації не вимагає від метеорологічної служби таких подробиць.

Не тільки авіація використовує дані про хмарність. Кількість хмар, а отже, і кількість сонячних годин, цікавить і медиків, і туристів, і любителів здорового способу життя, і багатьох інших. Низька хмарність пов’язана з обмеженою видимістю і є тим елементом погоди, який визначає мінімум погоди. До того ж, кількість і форма хмарності обумовлюють, в певній мірі, температуру повітря, опади, обледеніння повітряних суден, накопичення статичної електрики, забруднення оточуючого повітря, тобто прогноз необхідний в роботі синоптиків.

Для визначення кількості хмар можуть використовуватись бали або октанти (в авіаційних прогнозах погоди – октанти, а практично у всіх інших прогнозах - бали). При вимірюванні кількості хмар в балах весь небосхил поділяється на 10 частин (0 – ясна погода, 10 – суцільна хмарність), в октантах – кількість хмар змінюється від 0 до 8 октант.

Переклад кількості хмар із балів в октанти і назад проводиться у відповідності:

Октанти 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Бали 0 1 2-3 4 5 6 7-8 9 10

Висота нижньої і верхньої межі хмар вимірюється в метрах або кілометрах, а в ряді держав – у футах. Якщо висота хмар указується в метрах, то звичайно висота нижньої межі хмар округляється до десятків, а верхньої – до сотень метрів.

Терміни і кількісні характеристики, що використовують для хмарності в прогнозах загального користування, наведені в табл. 3.1.

Якщо протягом півдоби очікується значна зміна кількості хмарності і вона є найбільш істотною характеристикою погоди, то дозволяється застосовувати два терміни з табл. 3.1.

Наприклад: 1. Зранку безхмарно, вдень похмуро (хмарна погода).

2. Вранці хмарна погода, у другій половині дня з проясненнями.

Дозволяється також застосовувати два терміни, якщо очікується зміна хмарності від однієї половини доби до іншої.

Наприклад: 1. Вночі безхмарно, вдень хмарна погода.

2. Вночі похмуро, вдень мінлива хмарність.

3. 25 серпня невелика хмарність, 26 серпня похмуро.

Коли очікуються явища, які досить повно характеризують умови погоди, то хмарність у прогнозі дозволяється не вказувати. Наприклад: Сніг, заметіль, зниження температури до -10…-12 °С.

Таблиця 3.1 - Терміни для хмарності

 

Термін	Кількість (зміна) хмар
Безхмарно	Не більше 2-х балів хмар усіх ярусів
Сонячна погода, малохмарна погода, невелика хмарність	3…5 балів хмар нижнього ярусу чи будь-яка кількість хмар верхнього ярусу, що просвічуються, хмари середнього ярусу
Мінлива хмарність	Від 1…3 до 6…9 балів або 3…8 балів
Хмарна погода з проясненнями	Від 8…10 до 0…3 балів
Хмарна погода	7…10 балів
Похмуро, похмура погода	10 балів

Примітка: Терміни «безхмарно», «невелика хмарність», «малохмарна погода» і «сонячна погода» враховують хмарність усіх ярусів; інші терміни відносяться до хмар нижнього ярусу і щільних хмар середнього ярусу.

 

На відміну від низької хмарності, висота якої цікавить тільки авіацію та службовців (обслуговуючий персонал) висотних щогл і антен, у прогнозу туманів споживачів значно більше. По-перше, це всі види транспорту, починаючи з авіації. По-друге, це будівельники, для яких туман, особливо сильний, обмежує можливість проведення будівельно-монтажних робіт. По-третє, туман здійснює великий негативний вплив на самопочуття людей з різними захворюваннями.

В залежності від ступеню погіршення видимості тумани підрозділяються на слабкі (видимість 500…1000 м), помірні (200…500 м), сильні (50…200 м) і дуже сильні (видимість < 50 м), а по своїй вертикальній потужності (Δ Н) на поземні (Δ Н ≤ 2 м), низькі
(2 < Δ Н ≤ 10 м), середні (10 < Δ Н ≤ 100 м) і високі (Δ Н > 100 м). В перелік стихійних метеорологічних явищ увійшов «сильний туман» при видимості менше 100 м протягом 12 год і більше.

 

3.2 Прогноз форми і кількості хмар

 

Форма і кількість хмар практично завжди прогнозуються синоптичним методом, враховуючи географічне положення місця (аеродрому), час року і доби, а також синоптичну ситуацію. Синоптичний метод прогнозу кількості хмар в принципі задовольняє всіх споживачів, за винятком випадків, пов’язаних з метеорологічним забезпеченням польотів на аерофотозйомку, яку можна проводити лише в тому випадку, коли кількість хмарності не перевищує трьох октант (4 балів). Частіш за все проблеми з прогнозом кількості хмарності виникають в літній час при прогнозуванні внутрішньомасової конвективної хмарності (польоти на аерофотозйомку теж частіше проводяться влітку).

М.Г.Приходько запропонував розрахунковий метод прогнозу конвективної хмарності на момент її максимального розвитку за даними ранкового температурно-вітрового зондування атмосфери, який знайшов застосування в багатьох географічних районах (детально викладений в «Практикумі з синоптичної метеорології»). Крім цього методу для розрахунку прогностичної кількості конвективної хмарності можна скористатися формулою:

 

(3.1)

 

де Т₈₅₀, Т_{вл, 850} і Т_{сух, 850} – температури повітря на рівні 850 гПа, відраховані, відповідно, на кривих стратифікації, вологій та сухій адіабатах, що проходять через точку з максимальною (прогностичною) температурою повітря біля поверхні землі.

 

3.3 Прогноз висоти нижньої межі хмар

 

Лише два явища погоди – низька хмарність і тумани більш за все залежать від місцевих умов, тому цілком природно, що методів прогнозу цих явищ розроблено дуже багато. В даному розділі розглянемо основні методи і прийоми, які використовуються в оперативній метеорологічній практиці в різних регіонах Східної Європи і, особливо, в Україні, не торкаючись тих методів, які детально описані в «Практикумі з синоптичної метеорології», 2004 р. і «Практикумі з авіаційної метеорології», 2006 р. Багато прийомів є синоптико-статистичними, а тому бажано отримати статистичні залежності по своєму ряду спостережень, тоді результати прогнозу будуть значно кращі, ніж при використанні напряму наведених нижче формул і графіків.

Прогноз висоти нижньої межі хмар (Н, м) за напівемпіричними залежностями:

 

формула Іпполітова: Н = 24 (100 - R), (3.2)

формула Ферреля: Н = 122 (Т - Тd)₀, (3.3)

безіменна формула Н = 122 (Т - Тd)₀ – m, (3.4)

 

де (Т - Тd) – температура повітря і точки роси біля поверхні землі, °С;
R – відносна вологість, %; m – коефіцієнт, що враховує наявність опадів
(m = 80; 50; 0 – при мряці, інших видах опадів та їх відсутності, відповідно).

Прогноз мінімальної висоти нижньої межі хмар (Н_мін) на строк до
12 год можна виконати за графіком Є.І. Гоголевої (рис. 3.1), на якому по вертикальних осях відкладається адвективне підвищення температури повітря біля землі (Т´ - Т) за строк прогнозу, похилі лінії враховують прогностичне значення швидкості вітру біля поверхні землі, а значення висоти нижньої межі хмар відраховуються по горизонтальній осі.

 

 

Рис. 3.1 – Графік для прогнозу мінімальної висоти нижньої межі хмар.

 

Для оцінки можливості виникнення хмарності висотою 300 м і нижче в зимовий період можна використовувати графік, представлений на
рис. 3.2, де по горизонтальній осі відкладена фактична температура повітря біля поверхні землі Т, а по вертикальній – величина очікуваного потепління Δ Т. Лінія розмежовує площину графіка на дві зони: «хмари» і «без хмар».

 

 

Рис. 3.2 – Прогноз хмарності висотою 300 м і нижче при адвекції тепла в зимовий період.

Прогноз низької хмарності висотою до 100 м, запропонований
З.О. Спаришкіною, складається за значеннями температури і точки роси на початку траєкторії переносу (рис. 3.3). Оптимальна завчасність прогнозу при використанні даного методу 6…9 год.

Для визначення можливості переходу низької хмарності в туман в найближчі 6 год в зимовий період в Ашгабаті використовується графік (рис. 3.4), по горизонтальній осі якого відкладається значення баричної тенденції в Ашгабаті (Δ р), а по вертикальній – різниця висот поверхні
850 гПа в Ашгабаті і Ташаузі за даними останнього зондування атмосфери (Δ Н).

 

 

 

Рис. 3.3 – Прогноз хмарності висотою до 100 м за методом З.О.Спаришкіної.

Рис. 3.4 – Графік для визначення можливості переходу низької хмарності в туман.

 

Загальні закономірності, які слід враховувати при прогнозі хмарності.

Хмари будуть знижуватись, якщо:

- присутні висхідні рухи;

- здійснюється адвекція теплого повітря на холодну підстильну поверхню;

- відбувається збільшення вологості повітря;

- спостерігається падіння тиску;

- наближається атмосферний фронт до пункту прогнозу.

Хмари будуть підвищуватись, якщо:

- розвиваються низхідні рухи повітря;

- спостерігається сильний вітер біля поверхні землі;

- здійснюється адвекція холоду в нижньому шарі атмосфери;

- відмічається зростання тиску;

- відбувається віддалення (розмивання) атмосферних фронтів.

Певні труднощі представляє вимірювання висоти нижньої межі хмар, яка є шаром змінної оптичної щільності від легкого помутніння до повної

втрати вертикальної видимості, тобто нижня межа хмар, з однієї сторони, має складну структуру (рис. 3.5).

 

 

Рис. 3.5 – Схема структури нижньої межі хмар.

1 – рівень конденсації; 2 – нижня межа хмар;

3 – верхня межа підхмарного шару.

1…2 – шар серпанку; 2…3 – перехідний шар.

 

З іншої сторони, результати вимірювань висоти нижньої межі хмар (Н_нмх) суттєво залежать від способу її виміру. Наприклад, якщо за Н_нмх приймати висоту, на якій спостерігається втрата горизонту в польоті або вертикальної видимості, то різниця в оцінці висоти Н_нмх в середньому буде складати 120 м. При визначенні висоти Н_нмх за допомогою вимірника висоти хмар (ВВХ) результати виявляються завищеними приблизно на
70 м в порівнянні з рівнем втрати горизонту. Ця похибка збільшується при вимірюванні висоти хмарності кулепілотним методом і складає 80 м у випадку, коли «куля-пілот туманиться», і 100 м в момент, коли фіксується, що «шар-пілот сховався».

Хмарна пелена – дуже тонкий шар шаруватоподібної хмарності, що спостерігається на висотах 50…250 м лише зимою в північних районах. Із землі пелена, як правило, не виявляється; лише іноді вона може бути зафіксована за допомогою ВВХ або з борту повітряного судна як звичайна низька хмарність. Хмарна пелена утворюється при температурі повітря біля поверхні землі ≤ -15 °С, невеликому дефіциті точки роси, швидкості вітру 5…8 м·с^-1, досить глибокій інверсії в нижній частині граничного шару; іноді з нею пов’язане сильне обледеніння.