ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ОСАДКАМИ

Отсчет делают с точностью до сантиметра. Переносную снегомерную рейку (рисунок 5) применяют для измерения высоты снежного покрова при маршрутных съемках. Она представляет собой прямоугольный деревянный брусок длиной 180 см, сечением 4 × 2 см. На одной стороне рейки нанесена шкала с ценой деления 1 см. На ее нижнем конце имеется железный наконечник, нижний заостренный край которого совпадает с нулем шкалы. Переносные рейки изготовляют также из дюралюминиевых трубок [16].Рисунок 5. – Переносная снегомерная рейкаДля определения высоты снежного покрова переносная рейка погружается заостренным концом вертикально в снег, притом она должна дойти до поверхности почвы, но не углубляться в нее. Если при измерениях обнаруживается, что под слоем снега поверхность почвы покрыта льдом, то следует, измерив толщину снега, разгрести его и измерить линейкой толщину льда. Измерение плотности снега Плотность снега (p) – это отношение массы снега (m) к его объему (v) Плотность снега вычисляют с точностью до 0,001 г/см3 с дальнейшим округлением до 0,01 г/см3 . Для измерения плотности снега служат снегомеры. Походный весовой снегомер (рисунок 6) состоит из снегозаборника, весов и лопатки [16]. Измерения с помощью снегомера производят в следующем порядке. Проверяют показания весов при взвешивании пустого снегозаборника (эти показания с обратным знаком принимают за поправку при дальнейшем взвешивании). Снимают снегозаборник и, открыв крышку, отвесно погружают его режущей кромкой в снег.Рис. 6. – Снегомер весовой:1 − рейка коромысла; 2 − передвижной груз; 3 − стрелка; 4 − кольцо; 5 − подвес; 6 − крюк; 7 − дужка; 8 − утолщение с режущей кромкой; 9 − передвижное кольцо; 10 − цилиндр; 11 − крышка; 12 − лопаточкаЕсли снежный покров меньше 60 см, то, погрузив цилиндр в снег до соприкосновения его нижнего края с поверхностью почвы, отсчитывают высоту снежного покрова по шкале цилиндра (для контроля перед взятием пробы толщину снежного покрова определяют также с помощью переносной рейки). Затем закрывают крышку и лопаткой, входящей в комплект снегомера, счищают снег с одной стороны заборника, аккуратно подсовывают ее под его режущий край так, чтобы весь снег, находящийся в цилиндре, там остался. Не отнимая лопатки, вынимают заборник из снега и переворачивают его крышкой книзу. Очищают заборник от приставшего снаружи снега, подвешивают его за дужку к крючку весов (став спиной к ветру) и, держа в руке весы за кольцо, взвешивают заборник со снегом; результат записывают (число делений шкалы весов). Расчет плотности (p) снега определяется по массе (m) и объему (v) его пробы. Масса взятой пробы равна 5п, где п − число делений, отсчитанных по шкале весов, а 5 – цена деления шкалы весов в граммах. Объем пробы снега вычисляется как произведение площади сечения цилиндра на высоту снежного покрова в точке измерения плотности. Площадь сечения цилиндра составляет 50 см2 , а высота снежного покрова h (см) представляет собой отсчет по шкале заборника глубины его погружения при взятии пробы снега [16]. Регистрация количества и интенсивности осадков Непрерывная регистрация осадков позволяет определить их количество, интенсивность и время выпадения. Применяемый на сети самописец-плювиограф может регистрировать только жидкие осадки. Плювиографом (П-2) измеряют общее количество осадков, выпавших за определенный промежуток времени, и их интенсивность. Интенсивность осадков принято вычислять в мм/мин с точностью ±0,1 мм, что требует регистрации количества выпадающих осадков в достаточно большом масштабе. Это обеспечивается специальным устройством плювиографа, позволяющим в нужном масштабе на одной ленте непрерывно регистрировать выпадающие в течение суток осадки последовательно по частям (по порциям) в 10 мм. Плювиограф смонтирован в металлическом кожухе цилиндрической формы с открывающейся дверцей (рисунок7).Рис. 7. – Плювиограф П-2:1 − приемный сосуд; 2 − кожух; 3 − трубка с воронкой; 4 − механизм принудительного слива; 5 − барабан часового механизма; 6 − перо; 7 − поплавковая камера; 8 − стойка; 9 − плата, 10 − сифон; 11 − водосборный сосуд; 12 – дверцаОсадки, попавшие в сосуд, стекают по сливной трубке цилиндрического сосуда и попадают в камеру. Поплавок, находящийся в камере, всплывает и через систему рычагов поднимает перо. Перо чертит на ленте кривую, угол наклона которой тем больше, чем интенсивнее осадки. Когда вода в поплавковой камере достигает уровня, на котором находится колено (изгиб) сифона, начинается слив воды из камеры. Когда камера заполняется водой до объема 500 см3, автоматически начинает действовать механизм принудительного слива, обеспечивая поступление воды через сифон в водосборный сосуд, установленный в нижней части плювиографа [16].2.2 Порядок измерения, запись и обработка результатов наблюдений за осадкамиКоличество осадков – это высота (в мм) слоя воды, образовавшегося на горизонтальной поверхности от выпавшего дождя, мороси, растаявшего снега, града, крупы и др. Осадки, выпадающие на земную поверхность, измеряются количественно толщиной слоя воды в миллиметрах, который образовался бы на горизонтальной поверхности от выпавших осадков при отсутствии просачивания в почву, стекания и испарения этих осадков. Количество осадков обычно вычисляют с точностью до 0,1 мм для определенных промежутков времени. Данные о количестве осадков, выпавших за относительно большие промежутки времени, не всегда достоверны. Одно и то же количество осадков, выпавших за различные промежутки времени, может дать совершенно различный эффект. Так, например, 30 мм осадков, равномерно выпавших в течение суток, − это дождь небольшой интенсивности, а 30 мм осадков, выпавших в течение 10 мин, − это ливневый дождь, который может вызвать в некоторых местах нежелательные последствия. В связи с этим ведется непрерывная регистрация выпавших осадков с помощью самописцев. Получаемые записи дают возможность определить количество осадков, их распределение во времени и интенсивность выпадения. Измерения количества и интенсивности выпадения жидких осадков еще не дают всех необходимых данных для учета водного баланса. Поэтому возникает необходимость в наблюдениях еще и над снежным покровом, главным образом, с целью определения содержащихся в нем запасов воды. Все необходимые для этого данные получают во время периодически проводимых снегомерных съемок [12, 15]. Жидкие и твердые осадки (роса, гололед, иней и др.), выпадающие на поверхность почвы, растений и различных сооружений вследствие конденсации водяного пара в воздухе, во многих случаях оцениваются только качественно путем визуальных наблюдений. Однако же осадки, которые могут оказать воздействие (полезное или вредное) на какие-либо отрасли народного хозяйства, изучаются детально. Так, например, данные об образовании гололеда на проводах получают с помощью установленного на станции гололедного станка, определяя массу льда на погонном метре провода, форму и структуру его образования. Полученные данные позволяют оценить и вовремя спрогнозировать риск аварийных ситуаций, причиной которых может явиться обрыв воздушных проводов электричества и связи в результате отложения на них критической массы гололеда [15].Для измерения количества осадков применяется осадкомер. Осадкомер устанавливается на метеорологической площадке, на специальной подставке так, чтобы приёмная поверхность прибора находилась на высоте двух метров от поверхности земли и была строго горизонтальна. Количество осадков измеряется в течение всего года. Измерение осадков производится 2 раза в сутки для получения количества за дневную и ночную половину суток в 6 часов и в 18 часов по московскому (зимнему) времени (в 7 часов и 19 часов по летнему времени). Твердые осадки, собранные в осадкомере, перед измерением должны растаять. Жидкие осадки выливаются в осадкомерный стакан, и фиксируется количество делений шкалы стакана. Количество делений делится на 10 и вводится поправка на смачивание в мм. Если осадки между сроками были, но из ведра не выпало ни капли, поправка не вводится, запись в КМ-1: 0,0. Если осадков выпало 0,0 или менее половины 1-го деления стакана, то на жидкие и смешанные осадки вводится поправка 0,1; на твердые осадки поправки нет, запись в КМ-1: 0,0. Если осадков выпало 0,1мм и более (более половины 1-го деления), то на жидкие и смешанные осадки вводится поправка 0,2, а на твердые 0,1. При выпадении поочередно твёрдых и жидких осадков – поправка вводится, как на жидкие осадки. Количество делений стакана, поправка на смачивание, исправленное значение записываются в КМ-1 за ночь в срок 6 часов, за день – в срок 18 часов московского зимнего времени [12]. Наблюдения за снежным покровом. Снежный покров представляет собой слой снега на поверхности земли или льда на озёрах и реках, который образуется в результате выпадения твёрдых осадков в холодный период года. Наблюдения за снежным покровом состоят из ежедневных наблюдений за его динамикой в срок, ближайший к 8 часам поясного декретного зимнего времени, в который определяют: − степень покрытия снегом видимой окрестности станции по 10- балльной шкале. При этом за дату появления снежного покрова принимается первый день со степенью покрытия ≥ 6 баллам; − характер его залегания на местности при степени покрытия ≥ 6 баллов (словами и цифрами кода КН-01); − структуру снега (словами и цифрами кода КН-01); − высоту снежного покрова (см) на метеорологической площадке по трём снегомерным рейкам с последующим осреднением. При производстве отсчётов по рейкам наблюдатель должен находиться на расстоянии 2-3 м от рейки. За высоту снежного покрова принимается то деление рейки, против которого приходится уровень покрова. При наличии около рейки слоя льда или талой воды, образовавшегося после таяния снега, отсчитывается толщина этого слоя. Результаты наблюдений за степенью покрытия снегом, структурой и характером его залегания, а также отсчёты высоты снежного покрова по рейкам, записываются на месте наблюдений в книжку КМ-1. При этом, когда наблюдаются отдельные пятна снега, покрывающие менее 0,1 видимой окрестности станции, то степень покрытия записывается как 0 баллов. Вместе с тем, если отсчёт по рейке меньше половины первого её деления, то записывается высота снежного покрова – 0; если отсчёт по рейке равен или больше половины деления, то – 1. Если у рейки нет ни снега, ни льда, ни воды, то в книжку ничего не записывается. Среднее значение высоты снежного покрова по отсчётам трёх реек округляется до целых сантиметров. Если при делении получается значение меньше 0,5 см, то записывается 0 в графе «среднее», если ≥ 0,5 см, то – 1. Если у какой-либо из реек (и даже двух) отсутствует снег, лёд или талая вода, то средняя высота вычисляется также делением суммы показаний реек на три. В конце каждой декады вычисляется средняя высота за дни со снежным покровом путём деления суммы средних за сутки высот на число дней, в которых у реек отмечался снег, лёд или талая вода. Если у реек снега не оказалось при степени покрытия окрестности ≥ 6 баллов, то этот день учитывается при вычислении средней за декаду. При этом высота снега в этот день принимается равной нулю. Кроме того в последний день каждой декады при степени покрытия ≥ 6 баллов определяют плотность снега (г/см3 ) и запас воды в нём (мм) с помощью весового снегомера ВС-43. Определяется также состояние поверхности почвы под снегом (мёрзлая, талая). Результаты этих измерений и наблюдений записываются в книжку КМ-5. Помимо указанных наблюдений за снежным покровом на метеорологических станциях проводятся также периодические снегомерные съёмки для определения снегонакопления и запаса воды на элементах природного ландшафта (поле, лес, балки, овраги). Все подробности о них изложены в «Наставлении» [12, 15].ЗАКЛЮЧЕНИЕВсё многообразие атмосферных осадков классифицируется по двум направлениям: по виду и по их интенсивности. Агрегатное состояние также имеет свою классификацию:твердые, жидкие и смешанные. К жидким, например, относятся дождь, роса, к твердым − снег, град, снежная крупа, гололед, иней, а к смешанным − мокрый снег.Атмосферные осадки выпадают лишь из некоторых форм облачности. Из слоисто- дождевых и кучево-дождевых облаков могут выпадать дождь и снег, из высоко-слоистых – только снег, а из слоистых облаков – морось. Таким образом, лишь четыре формы облачности могут давать осадки. Не зависимо от вида осадков, в их образовании главную роль играют три процесса: испарение, конденсация и сублимация.Суточный ход осадков очень сильно изменяется от суток к суткам на протяжении сезонов и лет, а также от места к месту. На суше выделяют два основных типа суточного хода осадков: континентальный и морской.Измерение количества выпадающих на горизонтальную поверхность жидких и твердых осадков осуществляется относительно простыми установками − осадкомерами и дождемерами.Измерение осадков производится два раза в сутки для получения количества за дневную и ночную половину суток. Помимо показателя количества жидких осадков, также проводят дополнительные наблюдения за снежным покровом: измеряется высота и плотность снега.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ1.Атлас облаков / Федер. служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), Гл. геофиз. обсерватория им. А.И. Воейкова ; [Д. П. Беспалов и др. ; ред.: Л. К. Сурыгина]. – Санкт-Петербург : Д’АРТ, 2011. – 248 с.2.Бекряев В. И. Некоторые вопросы физики облаков и активных воздействий на них. - СПб., изд. РГГМУ, 2007 - 337с.3.Бенуа, К.М. Курс метеорологии для судоводителей [Текст] : с прил. Учеб. атласа синоптических карт погоды и пояснений к нему / К. М. Бенуа, М. В. Никитин. - Ленинград :Ленгострансиздат, 1933. - Пер., 492 с.4.Богаткин О.Г., Тараканов Г.Г., Основы метеорологии. - СПб, изд.РГГМУ 2006- 232 с.5.Братков В.В., Воронин А.П. Метеорология и климатология: Уч. пос. / МИИГАиК: Изд-во МИИГАиК, 2015. – 209с. 6. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. М.: Росгидромет, 2014. 1009 с. EDN: UKLXXH7. Вульфсон Н.И. «Исследование конвективных движений в свободной атмосфере». М.: Академия наук, 1968.8. Изменения температуры воздуха и атмосферных осадков на территории России в XX-XXI веках / Ю. П. Переведенцев, Б. Г. Шерстюков, К. М. Шанталинский [и др.] // Климатические риски и космическая погода : материалы Международной конференции, посвященной памяти Нины Константиновны Кононовой, Иркутск, 14–17 июня 2021 года. – Иркутск: Иркутский государственный университет, 2021. – С. 292-298. – EDN SSCWEO.9. Мазин И.П., Шметер С.М. «Облака: строение и физика образования». Л.: Гидрометеоиздат, 1983. -278 с.10. Мейсон Б. Дж. «Физика облаков». Л.: Гидрометеоиздат, 1961. -541 с.11.Морина О. М., Метеорология и климатология - Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2013. – 67с.12.Морозов, А.Е. Метеорология и климатология: практикум / А.Е. Морозов, Н.И. Стародубцева. − Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2018. − 250 с. 13. Никандров В.Я., Шишкин Н.С. «Исследования по физике облаков». Л.: ГГО, 1974. -344с. 14. Обязов, В. А. Межгодовые изменения атмосферных осадков в Забайкалье / В. А. Обязов // XI Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу, Томск, 21–23 сентября 2015 года / Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН. – Томск: Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 2015. – С. 59-60. – EDN UTSIUT15.Производство и первичная обработка метеорологических и актинометрических наблюдений. Учебно-методическое руководство / Н.А.Беляева, Н.Г.Кузеева, Э.П.Наумов, О.В.Седых, М.М.Шарипова. – Казань: Издательство Казанского государственного университета, 2008. – 29 с.16.Пряхина С.И., Морозова С.В., Семенова Н.В., Короткова Н.В. Учебно-методическое пособие «Методы и приборы гидрометеорологических измерений» для студентов, обучающихся по направлениям 05.03.05 – Прикладная гидрометеорология (бакалавриат), 05.04.05 – Прикладная гидрометеорология (магистратура) – Саратов: ИЦ «Наука», 2016. – 178 с.17. Роджерс П.Р. «Краткий курс физики облаков». Перевод с англ. Сергеева Б.Н. Л.: 1979.-223с. 18. Физика облаков и активные воздействия. Склоновые процессы. экологические проблемы. загрязнение окружающей среды : сборник научных трудов Высокогорного геофизического института. – Уфа : Общество с ограниченной ответственностью "Аэтерна", 2017. – 183 с. – ISBN 978-5-00109-230-8. – EDN ZFWRKF. 19. Шерстюков Б.Г., Салугашвили Р.С. Районы однотипных колебаний климата на территории России // Труды ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД». Вып. 176. 2012. С. 40-52.20.Шишкин, Н.С. Облака, осадки и грозовое электричество [Текст]. - [2-е изд., перераб. и доп.]. - Ленинград :Гидрометеоиздат, 1964. - 401 с.21.Чукин В. В. Физика облаков. Конспект лекций. (1­е неофициальное издание) ­ 2005. –[ Электронная версия] https://chukin.ru/edu/physics/clouds.pdf