Приборы и техника выполнения метеорологических исследований

Достоверность результатов измерения температуры воздуха в большой степени зависит от соблюдения установленной методики наблюдений. Искажение результатов наиболее вероятно, если при наблюдениях: допускаются отступления от установленного времени (за 10-8 мин до срока) и нарушается последовательность отсчетов по термометрам; отсчеты делаются с точностью не до 0,1 или с грубыми просчетами на 1,5?10?; не учитывается вероятность отката столбика ртути при отсчетах по максимальному термометру; не встряхивается максимальный термометр; неправильно делаются отсчеты по штифту минимального термометра (не по правому, дальнему от резервуара концу).

При первичном критическом контроле анализируют и сопоставляют показания всех термометров в БП в данный срок наблюдений. При этом необходимо иметь в виду, что показания по термометру психрометрическому сухому, спирту минимального и максимального после встряхивания должны быть примерно одинаковыми и характеризовать температуру воздуха в срок наблюдений, осредненную за 3-5 мин (з? счет инерционности термометров и защитных свойств будки психрометрической) на высоте 200 см от поверхности земли. При пасмурной погоде, умеренном или сильном ветре показания должны отличаться в пределах ±0,2°. В дневные сроки при безоблачном небе и слабом ветре различие может быть больше. При этих условиях характерно завышение отсчетов по максимальному термометру после встряхивания в пред полуденные сроки.

Показания минимального и максимального термометров сопоставляют с показаниями термометров и в предыдущий срок наблюдений. Исправленный отсчет по штифту минимального термометра не должен быть выше показаний сухого психрометрического в данный и предыдущие сроки. При одинаковых отсчетах по штифту в данный и предыдущий сроки необходимо убедиться подводился ли штифтик в предыдущий срок наблюдений. Для этого анализируются погодные условия, изменения температуры на поверхности почвы, а если на станции есть термограф, используются его данные. Сопоставляют показания максимального термометра до встряхивания со значениями по сухому психрометрическому термометру в данный и предыдущий сроки. Отсчет по максимальному термометру не должен быть ниже. Отсчет по максимальному термометру после встряхивания в предыдущий срок не может быть выше отсчета до встряхивания в данный срок наблюдений. Завышенные показания минимального термометра могут быть при наличии пузырька воздуха в столбике спирта, заниженные - из-за дистилляции спирта в верхнюю расширенную часть капилляра. Показания максимального термометра могут быть завышены, если отсчет сделан при откате столбика ртути, иногда по краю участка капилляра, загрязненного окисью ртути. Неправильные значения могут быть отсчитаны по сдвинутой шкале (нарушено крепление или она разбита) Грубые случайные ошибки (просчеты) на 5 -10° обнаруживаются легко, на 1° - трудно. При контроле необходимо убедиться в отсутствии "подгонки” отсчетов по спирту минимального и максимальному термометру после встряхивания к отсчетам по сухому психрометрическому термометру. Признаком "подгонки” будет полное совпадение всех этих значений при любых погодных условиях, чего не может быть, так как инерционность, точность термометров неодинакова и отсчеты делаются со сдвижкой по времени. При контроле необходимо проанализировать ежедневные разности между показаниями сухого термометра и по спирту минимального, вычисляемые для определения добавочной поправки минимального термометра на с. 4 книжки КМ-1. Они должны отличаться в пределах до ± 0,4°. Следует следить, нет ли скачкообразного изменения этих разностей. При его наличии - установить причину, т.к. она приводит к появлению неисправности у термометров. При проведении первичного критического контроля на станциях, где непрерывно регистрируются изменения температуры воздуха с помощью термографа, его показания анализируются. Обращается внимание на поправки к снятым ежечасным значениям с термограммы. В пределах одного диаграммного бланка они не должны иметь резких изменений. Суточные максимум и минимум сравниваются с выбранными в книжке КМ-1. Они должны отличаться в пределах погрешности измерений термографа +,- 1°.

Влажность воздуха

На станции влажность воздуха измеряется в психрометрической будке с помощью станционного психрометра (при температуре воздуха выше - 10°) и волосного гигрометра (при температуре воздуха ниже -10°). Непрерывная регистрация изменения относительной влажности осуществляется с помощью гигрографа волосного суточного. Погрешности в результатах измерения обусловливаются неисправностями средств измерения, неучтенными изменениями их метрологических свойств с течением времени, неправильной их установкой, плохим уходом и нарушением методики измерения. У психрометра станционного могут быть следующие неисправности: наличие пузырьков газа (азота) в столбике ртути или резервуаре термометров психрометрических; разрывы столбика ртути из-за ее загрязнения (окисления); загрязнение капилляра окисью ртути; нарушение крепления шкалы и ее смещение; поломка шкальной пластины в местах ее крепления с капилляром; непарность термометров (имеют различные пределы шкал, разная форма резервуаров, неодинаковые их размеры). 0 сохранении метрологических свойств судят по наличию поверочных свидетельств и результатов поверки места нуля давностью не более трех лет.

Достоверность результатов наблюдений обеспечивается также правильной установкой БП и психрометра, своевременным и тщательным уходом за ними. Расстояние до резервуаров термометров должно быть 200 . + 5 см, в будке не должно быть посторонних предметов, нарушающих циркуляцию воздуха (0,8 м/с). Хорошо окрашенная БП не впитывает влагу при осадках, поэтому в последующем за счет ее испарения не завышаются результаты измерения. Твердые гидрометеоры, попавшие внутрь будки, должны своевременно убираться. Расстояние от резервуара смоченного термометра до крышки психрометрического стаканчика всегда должно быть 2 см, а до уровня воды в стаканчике - не более трех сантиметров. Дистиллированная вода доливается не позднее чем за 30 мин до срока наблюдений. Особое внимание обращается на правильную повязку батиста: он должен плотно прилегать к поверхности резервуара, площадь накладки краев в пределах одной четверти общей поверхности резервуара, вверху над резервуаром на расстоянии 3-4 мм от верхнего конца батиста его обвязывают туго, а под резервуаром - не туго, чтобы избежать нарушения поступления воды по батисту на поверхность резервуара. При температуре воздуха от С до -10° батист должен быть отрезан ниже туго затянутой обвязки на расстоянии 2-3 мм. Смачивается он за 30 мин до срока, а при кратковременных оттепелях (положительная температура днем) - за 10 мин до отсчетов. При плохом уходе за психрометром могут быть существенные погрешности в результатах измерений. Так, например, если батист недостаточно смочен, результаты будут завышены. Поэтому необходимо повседневно следить за состоянием батиста. Он должен быть чистым, незасоленным и своевременно замененным. Плохое смачивание может быть при высокой температуре (более 20°) и относительной влажности менее 70%, особенно при умеренном и сильном ветре. В этом случае делается дополнительное смачивание за 10-15 мин до измерения. При наблюдениях в период с отрицательной температурой недопустима небрежность в определении состояния батиста (лед, вода). Достоверность результатов наблюдений за влажностью воздуха при температуре ниже -10° зависит от своевременной и правильной подготовки основного и резервного гигрометров (устанавливаются в БП за месяц до наступления периода с температурой ниже - 10°), от их исправности и сохранения метрологических характеристик. Установленные гигрометры должны иметь нормальную чувствительность во всем диапазоне измерений. Нельзя использовать гигрометры, у которых завышена чувствительность (при изменении относительной влажности на 1% показания гигрометра изменяются на 2 и более делений) или занижена (при изменении относительной влажности на 2% показания изменяются не более чем на I деление). Чувствительный элемент гигрометров (обезжиренный человеческий волос) должен быть незагрязненным (просматривается через лупу на белом фоне), не должен подвергаться чрезмерным механическим воздействиям, концы его хорошо закрепляются в отверстиях хвостовика регулировочного винта, а дужки оси стрелки - деревянными клинышками и клеем. Ось стрелки не имеет чрезмерного трения (при влажности 90-100% стрелка, отведенная к нулю, плавно возвращается в исходное положение не более чем за 3-4 с). Расстояние от плоскости шкалы до конца стрелки должно быть 1,0-1,5 мм (исключается прилипание и примерзание). До начала параллельных наблюдений по психрометру и гигрометрам для построения сезонных графиков ТМ-9 гигрометры должны быть отрегулированы. Предварительно анализируются показания гигрометров путем их сопоставления со значениями относительной влажности по психрометру. Показания гигрометров при относительной влажности по психрометру более 90% должны быть на 2-5 делений ниже. В противном случае стрелку гигрометра переводят (желательно при влажности более 90%; при влажности менее 70% стрелку переводить нельзя). Сезонные графики ТМ-9 должны быть составлены с соблюдением определенных правил: из 100 точек, нанесенных на графике, не менее половины - это данные, полученные при температуре от 0 до - 10°, остальные-при температуре от 10 до 0°; от 20 до 50 точек - при влажности по психрометру 70-95%. Для подтверждения сохранения метрологических свойств гигрометров в течение периода, когда по ним определяются характеристики влажности (при потеплении - температура выше - 10° - влажность определяется по психрометру),на копию сезонных графиков наносятся точки (разным цветом для каждого месяца). Их расположение относительно линии графика позволяет судить об исправности гигрометров и достоверности результатов измерений. При параллельных наблюдениях в эти периоды необходимо более тщательно выполнять методику наблюдений, не допуская подгонки отсчетов по гигрометрам к показаниям психрометра. Вероятность значительных погрешностей возникает при плохом уходе за гигрометрами. Так, например, несвоевременное удаление гидрометеоров с волоса обусловит завышение показаний. Но даже при своевременном, но неправильном их удалении (испарение в отапливаемом помещении, что приводит к гистерезису волоса) возникает искажение результатов. Особенно недопустимы механические нагрузки при небрежном уходе за гигрометром и БП, а также при примерзании стрелки к шкале во время резких переходов температуры через ноль градусов и понижения относительной влажности после примерзания стрелки. Правильность непрерывной регистрации изменений относительной влажности воздуха и достоверность полученных ежечасных значений, максимума и минимума зависят от исправности гигрографа, будки для самописцев, правильности их установки, соблюдения методики наблюдений, а в период с температурой ниже - 10° и от сохранения метрологических свойств гигрографа. Чувствительный элемент гигрографа - пучок обезжиренных волос человека - не должен иметь оборванных и вытянутых волосков, весь пучок должен входить в вырез крючка передаточного механизма, крепление концов пучка во втулках кронштейна прочное, взаимодействующие поверхности двух лекальных рычагов (кулачков) передаточного механизма не загрязнены. Пучок волос не загрязнен и имеет нормальную чувствительность, региструющий механизм гигрографа исправен. Недопустима плохая окраска будки для самописцев. При сырой погоде плохо окрашенная поверхность впитывает влагу, а при сухой происходит ее испарение, и запись гигрографа искажается. Несвоевременная очистка будки и гигрографа от снега после метелей также приводит к искажению результатов. При первичном критическом контроле результатов наблюдений за влажностью воздуха анализируют ее характеристики во взаимосвязи с другими метеорологическими величинами, атмосферными явлениями и погодными условиями. При дымке, тумане, длительных обложных осадках, при мокрой подстилающей поверхности, при сплошной облачности и слабом ветре маловероятны низкие значения относительной влажности. Но при неустойчивой с кратковременными осадками, ветреной погоде относительная влажность может быть значительно ниже 100%. При мгле, пыльной (песчаной) буре относительная влажность низкая. Анализируются изменения влажности от срока к сроку с учетом суточного хода и погодных условий, изменений температуры, ветра. При наличии на станции гигрографа в период с температурой воздуха выше - 10° ежедневно просматриваются записи и по виду гигрограммы делается вывод о сохранении нормальной чувствительности (сглаженная кривая или прямая запись при изменении относительной влажности - признак потери чувствительности) и об исправности гигрографа. При составлении месячных графиков ТМ-9 для обработки лент гигрографа все случаи отклонения положения точек внимательно анализируют, устанавливают причину. Наиболее вероятной причиной завышения влажности по психрометру будет плохое смачивание резервуара смоченного термометра (загрязнен батист, туго перевязан в нижней части, мало воды в стаканчике, нарушено его положение относительно резервуара). При контроле особое внимание обращается на наблюдения при температуре воздуха около 0° и при штиле (отсчет по смоченному термометру может быть сделан не при термодинамическом равновесии между затратами тепла на испарение и притоком тепла к резервуару смоченного термометра). В зимний период при температуре воздуха выше - 10° контроль должен быть особенно обстоятельным и повседневным. Анализируется сохранение постоянства разностей психрометр - гигрометры и психрометр - гигрограф (наносятся точки на сезонные графики). На основании этого анализа делается вывод о сохранении метрологических свойств гигрометров и гигрографа, зафиксированных на сезонных графиках. Если будет установлено, что у основного гигрометра изменились свойства, об этом сообщается в ГМО или ГМЦ. Для измерений используется запасной гигрометр. Для обнаружения грубых ошибок при первичном критическом контроле необходимо сопоставлять: значение температуры по сухому и смоченному термометрам,

(По смоченному значение не выше, чем по сухому, но при состоянии батиста "лед" я относительной влажности 100% может быть выше на несколько десятых градуса); точку росы и температуру воздуха (точка росы всегда не выше температуры по сухому термометру); дефицит насыщения и парциальное давление водяного пара (дефицит насыщения при относительной влажности выше 50% меньше парциального давления, а при относительной влажности ниже 50%, он больше парциального давления).

Температура почвы

В программу наблюдений за температурой почвы входит: определение температуры поверхности почвы или снега на участке без растительного покрова; измерение температуры почвы на глубинах на участке без растительного покрова в теплый период года; измерение температуры почвы и грунта на глубинах под естественным покровом. Для измерения используют термометры метеорологические жидкостные: срочный ртутный ТМ- 3; максимальный ртутный ТМ-1, минимальный спиртовой ТМ-2, коленчатые Савинова ртутные ТМ-5, вытяжные почвенно-глубинные ртутные ТМ-10. Причины возможных погрешностей в результатах измерения температуры почвы: неисправности термометров и изменение их метрологических характеристик, неправильная установка термометров, плохой уход за термометрами и участками, нарушение методики наблюдений. Все термометры должны иметь поверочные свидетельства, а при эксплуатации более трех лет - результаты контроля точки нуля. Наиболее вероятны смещения точки нуля у почвенно-глубинных термометров из-за давления на резервуар спрессовывающихся с течением времени опилок в колпачках оправ термометров (смещение до 0,3°). У всех термометров могут быть сдвиги шкал из-за нарушения их крепления или поломки - результаты измерений могут быть искажены на любую величину. При сколе опорного стеклянного седла или нижнего конца шкалы у вытяжных термометров температура может быть завышена на 0,2-0,4°, при отломе верхнего крепления шкалы у коленчатых термометров - на 2-3°. Если у ртутных термометров часть ртути оторвалась от основного столбика и переместилась в верхнюю часть капилляра, а отсчет делается по укороченному столбику ртути, то результат измерений будет занижен на величину оторвавшейся части. Если же в столбике ртути или в резервуаре имеется пузырек газа (азота), то результат будет завышен. Результаты измерений по таким термометрам можно, с соответствующей оговоркой, исправить при обработке, если будет установлено время появления этой неисправности. Иногда у некоторых термометров, особенно у коленчатых, наблюдается отложение окислившейся ртути на внутренней стенке капилляра, и при определенных температурах отсчет делается не по концу столбика ртути, а по краю загрязненной части капилляра. У минимального термометра в столбике спирта может быть пузырёк воздуха, что приводит к завышению результатов. Если часть спирта отрывается от столбика и капля перемещается в верхнюю часть капилляра, то результаты будут занижены. Занижаются результаты измерений по минимальному термометру и при дистилляции спирта в расширенную верхнюю часть капилляра. Грубые ошибки при отсчетах по максимальному термометру возникают, если при наличии отката столбика ртути он перед отсчетом максимума не устранялся (подъем правой части термометра до наклона на 15° в сторону резервуара). Достоверность результатов измерения температуры поверхности почвы (снежного покрова) во многом зависит от правильности установки термометров. Термометры размещаются в средней части участка, наполовину по всей длине погружаются в почву, плотно к ней прижимаются. Для исключения отката столбика ртути максимального термометра его устанавливают с небольшим наклоном в сторону резервуара. Недопустим наклон минимального термометра в сторону, противоположную от резервуара. Рядом и вблизи термометра не должно быть камней, уплотненных образований, остатков растений. Расстояние от торца настила, откинутого на площадку, при отсчетах должно быть 30 см , между термометрами - 5-6 см, до коленчатых термометров - 20-30 см, установленных западнее. Термометры от восхода до захода солнца не должны затеняться. Термометры коленчатые устанавливаются после схода снежного покрова и подготовки участка (перекопки на глубину 25-30 см), снимаются осенью при понижении температуры на глубине 5 см до 0°. От правильности установки термометров в большой степени зависит качество материалов наблюдений. Расстояние от поверхности участка (почвы) до резервуаров должно быть 5,10,15,20 см (допустимы отклонения до 0,5 см), между термометрами - 10 см. В месте установки термометров не должно быть углублений и возвышений относительно общего уровня участка. Метки, нанесенные на оправах термометров перед установкой, должны находиться на уровне поверхности почвы, а выступающие части термометров - наклонены относительно поверхности участка под углом 45 +,-5°. Вытяжные почвенно-глубинные термометры устанавливаются на участке с естественным покровом в юго-восточной части метеорологической площадки. Этот участок должен быть не менее 6x8 м. Глубина установки термометров должна быть: 20+,-1 см, 40+,-1 см, 80+,-2 см, 120 +,- 2 см, 160 +,- 2 см, 240 +,- 2 см, 320 +,- 2 см. Расстояние между термометрами - 50 см. Красные метки на трубах должны совпадать с поверхностью почвы. Термометры TM-I0 в оправе должны быть закреплены прочно и так, чтобы через ее вырезы хорошо просматривалась вся шкала термометра. Около резервуара в металлическом наконечнике оправы должны быть медные или латунные опилки (для улучшения теплового контакта со слоем почвы и увеличения инерционности при отсчетах во время измерений). Крепление оправы на стержне должно быть подвижным в пределах 0,8 см, чтобы масса стержня не давила на термометр (исключается его повреждение) и обеспечивался хороший контакт наконечников оправы и трубы. Для исключения циркуляции воздуха в трубах на деревянных стержнях укреплены войлочные кольца, которые должны плотно прилегать к стенкам труб. Верхняя торцевая часть труб должна плотно закрываться войлочной прокладкой, закрепленной внутри колпачка стержня. Трубы должны быть водонепроницаемыми. Наличие воды в трубах недопустима. На расстоянии 30 см от термометров к северу должен быть реечный настил для подхода к термометрам. Его высота - на уровне верхней части труб или немного ниже (40 см или 90-100 см над поверхностью участка). При нерегулярном и плохом уходе за термометрами и участками, где установлены почвенные термометры, их показания могут быть искажены. Необходимо следить за тем, чтобы поверхность участка для напочвенных и коленчатых термометров была ровной, совпадала с общим уровнем метеорологической площадки и не быть наклонной. Нельзя допускать уплотнения почвы, образования трещин, корки после дождя; вырастающую траву следует сразу же выдергивать. При уходе за термометрами между сроками наблюдений нельзя касаться руками резервуара максимального термометра (искажается максимум), наклонять минимальный термометр (смещается штифтик и искажается минимум). При снегопаде и после его окончания термометры должны быть переустановлены на поверхность снега, а при непрекращающемся к сроку наблюдений снегопаде это необходимо сделать за 10 мин до отсчетов. Образовавшиеся на термометрах гидрометеоры (иней, роса, снег, капли воды от дождя, мороси, тумана), а также пыль удаляются не позднее чем за 10 мин до отсчетов, при этом термометры не снимаются с установки и резервуар максимального термометра не очищается (он протирается после отсчета максимума в срок наблюдений перед встряхиванием). Термометры, установленные на снежном покрове при температуре выше - 3° за 10 мин до отсчетов должны быть переустановлены так, чтобы их половина по длине плотно прилегала к снегу. Своевременно переустанавливаются термометры на почву, если больше половины участка освободилось от снежного покрова. При температуре - 35° срочный и максимальный термометры должны быть убраны в помещение. Переносить их и хранить надо в вертикальном положении (резервуарами вниз). Необходимо следить за правильностью установки коленчатых термометров. При сдувании или надувании почвы ее уплотнение при дожде может привести к тому, что глубина установки резервуаров будет отличаться от стандартной более чем на 0,5 см. В этих случаях необходимо сразу же выровнять участок (подсыпать или отгрести почву) с таким расчетом, чтобы метки на оправах термометров совпадали с поверхностью почвы и угол наклона выступающих частей термометров был 45 +,- 5°. При неправильной глубине установки на I см погрешность может составить до 0,5°: при заглублении - летом температура занижается, зимой завышается, при уменьшении глубины установки термометра -летом температура завышается, зимой занижается. Нарушение правил ухода за почвенно-глубинными термометрами и участком с естественным покровом может отразиться на качестве результатов измерения температуры почвы и грунта на глубинах. Выступающие части труб должны быть белыми и их окраска не повреждена, красные метки должны совпадать с уровнем поверхности почвы, оправа термометров не загрязнена, вода в трубах отсутствует, войлочные кольца и прокладка в колпачке не износились. Зимой снежный покров участка не должен быть нарушен. Если образовался сугроб у установленных термометров, то он должен срезаться до общего уровня мет площадки, а летом трава не должна быть выше 20 см. При наблюдениях следует соблюдать установленное время и последовательность измерений. Во избежание грубых ошибок (просчетов) необходимо сразу же анализировать результаты и делать уточняющие отсчеты. При первичном критическом контроле результатов наблюдений за температурой поверхности почвы (снега) прежде всего анализируют отсчеты по срочному, спирту минимального и по максимальному после встряхивания термометрам. Эти три значения должны быть близки, так как характеризуют температуру поверхности почвы (снега). В ясные летние дни эти отсчеты могут отличаться на 1-2°. Полное совпадение значений бывает редко и, как правило, в пасмурную погоду. Внимательно анализируются показания максимального и минимального термометров. Отсчет по максимальном термометру не может быть ниже отсчетов по срочному и максимальному после встряхивания в данный и предыдущий сроки. При нарушении этого правила необходимо найти его причину. Максимальное значение температуры, значительно превышающее срочные значения, должно подтверждаться погодными условиями, суточным ходом. При этом нужно использовать и результаты измерений температуры в будке психрометрической. Укажем наиболее вероятные причины завышения максимума: отсчет сделан без устранения отката столбика ртути, или было небрежное обращение с максимальным термометром при уходе за ним между сроками наблюдений. Необходимо сопоставить значение отсчета по штифту минимального термометра с отсчетами по срочному и спирту минимального в данный и предыдущий сроки. Этот отсчет не может быть выше. Иногда бывают случаи не подведения штифтика минимального термометра. Это легко выявляется при устойчивой погоде с хорошо выраженным суточным ходом температуры (совпадение отсчетов по штифту в данный и предыдущий сроки при повышении температуры). При обнаружении несогласованности отсчетов необходимо найти объяснение этому или обнаружить причину. При анализе следует использовать и показания коленчатого термометра на глубине 5 см,(в теплое время года). При первичном критическом контроле наблюдений по коленчатым термометрам оценивается их достоверность с учетом закономерностей изменения температуры почвы с глубиной. Еженедельно в ясные дни и при не переувлажнённой почве в срок, ближайший к 14 ч зимнего декретного времени данного пояса, анализируются градиенты в пятисантиметровых слоях. При правильной установке термометров и их исправном состоянии градиенты от слоя 5-10 см к слою 15-20 см плавно уменьшаются, весной и осенью они могут быть близки к нулю {температура с глубиной мало изменяется). При нарушении этих правил (неупорядоченные, отрицательные, близкие к нулю градиенты летом) необходимо повторить технический контроль и,если нет технических ошибок, выявить причину искажений показаний термометров (неисправность, неправильная установка, просчет). Грубые ошибки (просчеты) обнаруживаются путем просмотра изменения температуры с глубиной от срока к сроку с учетом погодных условий. Значительное изменение возможно при выпадении осадков, особенно с градом. При первичном критическом контроле результатов наблюдений по глубинно-вытяжным термометрам необходимо использовать закономерности изменения температуры почвы и грунта с глубиной в различные сезоны года. Летом температура с глубиной понижается, и положительные градиенты уменьшаются. Зимой температура с глубиной растет,и отрицательные градиенты уменьшаются. Ранней весной и поздней осенью эти два типа изменения температуры с глубиной сочетаются, и градиенты могут быть близки к нулю. Ежедекадно, в один из дней, в полуденный срок анализируются градиенты в 20-сантиметровых слоях. Анализ можно делать и графически, строя графики изменения температуры с глубиной <по горизонтали - температура, по вертикали - глубина). При правильной установке и исправных термометрах градиенты плавно изменяются от слоя к слою и кривая на графике не имеет резких изломов. Грубые недочеты в наблюдениях можно обнаружить путем просмотра изменения температуры с глубиной и от срока к сроку в пределах нескольких суток. Все резкие изменения должны анализироваться с учетом изменения погодных условий, наличия осадков» снежного покрова, В сомнительных случаях повторяется технический контроль, делается осмотр термометров, проверяется их установка.

Атмосферные явления

В программу наблюдений за атмосферными явлениями входит определение вида явления, времени и его начала, интенсивности, времени изменения интенсивности, времени окончания, для некоторых атмосферных явлений - дополнительных характеристик. Наблюдения производятся непрерывно. Погрешности обусловливаются нерегулярностью наблюдений (производятся только в срок наблюдений) недостаточным знанием внешних признаков явлений, условий их образования и причин появления, небрежностью при наблюдениях. Качество наблюдений значительно ухудшается, если наблюдатели слабо знают, при каких условиях можно ожидать возникновения или появления того или иного атмосферного явления*

При первичном критическом контроле слезет проверить наличие записанных результатов наблюдений в строке "Атмосферные явления” в колонках каждого срока, проверить, насколько атмосферные явления соответствуют погодным условиям и значениям метеорологических величин (при несоответствии исключается возможность наличия того или иного явления).

Отмеченные осадки, выпадающие на земную поверхность, должны соответствовать формам облаков. Дождь обложной, ледяной дождь, снег обложной, мокрый снег обложной, как правило, выпадают из слоисто-дождевых облаков, иногда из высокослоистых плотных и перисто -кучевых, переходящих в слоисто-дождевые. Ливневый дождь, ливневый снег, ливневый мокрый снег, снежная и ледяная крупа, град выпадают из кучево-дождевых облаков. Морось, снежные зерна выпадают из слоистых облаков. Ледяные иглы наблюдаются при сильных морозах и высокой относительной влажности. Если в строке "Атмосферные явления" отмечены осадки, то должна быть запись результатов измерения их количества в соответствующие сроки наблюдений. При выпадении ливневых осадков могут наблюдаться сопутствующие явления: гроза, шквал. Мокрый снег и мокрый ливневый снег выпадают при положительной температуре, близкой к 0°. Они могут сопровождаться соответственно дождем или ливневым дождем. Особое внимание необходимо обращать на правильность определения ледяного дождя и ледяной крупы. По внешнему виду они сходны, и не всегда ледяной дождь выпадает в виде совершенно прозрачных ледяных шариков. Чаще шарики непрозрачны, поэтому установить отсутствие непрозрачного ядра невозможно. Аналогично и ледяная крупа непрозрачна. Поэтому основным признаком для распознавания этих явлений будут характерные погодные условия. Ледяной дождь выпадает при устойчивом состоянии в атмосфере из слоисто-дождевых облаков, ледяная крупа - из кучево-дождевых облаков при турбулентном состоянии и порывистом ветре. При недостаточном опыте и небрежном отношении к наблюдениям могут быть ошибки в определении снежных зерен и снежной крупы. Этому может способствовать не совсем четкое описание в Наставлении гидрометстанции и постам, вып. 3, ч. I. При контроле необходимо учитывать погодные условия. При снежной крупе характерна неустойчивая погода, температура отрицательная, но близкая к 0°, интенсивность резко меняется. В приморских районах снежная крупа может быть значительных размеров. Часто мокрый снег и ливневый мокрый снег наблюдается вместе с дождем и ливневым дождем, и отмечаются оба эти явления На станциях, где есть плювиограф, при контроле необходимо сопоставлять записанное время начала окончания жидких осадков и их интенсивность с плювиограммой. При контроле результатов наблюдений за осадками, образующимися на поверхности земли и на предметах, необходимо учитывать погодные условия и наличие сопутствующих явлений. Роса образуется при радиационном выхолаживании. Для этого должны быть благоприятные условия: ясное небо, слабый ветер, отрицательный радиационный баланс. При этом температура поверхности почвы должна быть положительной и близкой к точке росы. При аналогичных условиях наблюдается и иней, но температура почвы (предметов) отрицательная. Могут быть отмечены одновременно роса и иней (об этом должна быть запись в Примечаниях). Иногда ошибочно капли от дождя, мороси, тумана принимаются за росу, иней на поверхности снега, наоборот, не отмечается; вместо изморози может быть отмечен иней. Во всех случаях необходимо анализировать погодные условия: благоприятны они для образования данного атмосферного явления или нет. Такие явления, как гололед и изморозь (кристаллическая, зернистая), должны быть отмечены в сочетании с другими явлениями. Гололед образуется, как правило, при выпадении дождя, мороси, мороси с туманом, при этом температура воздуха - отрицательная. Время окончания стадии нарастания гололеда совпадает с окончанием осадков (отмечается в книжке КМ-4). Изморозь зернистая образуется при тумане, поэтому перед ее началом в КМ-4 должен быть отмечен туман. Если во время тумана начинается переохлажденная морось или дождь, то на зернистой изморози возникает отложение гололеда. В книжке КМ-1 должны быть соответствующие записи: начало дождя или мороси, начало гололеда, отрицательная температура воздуха. При контроле необходимо учитывать, что изморозь зернистая может быть отмечена как гололед, так как по внешнему виду при температуре, близкой. к 0°, они похожи. Эта ошибка обнаруживается легко, если отмечено сопутствующее явление - туман без мороси, но с другой стороны, морось может быть не отмечена. В таких случаях необходимо убедиться, что наблюдатели умеют отличать зернистую изморозь от гололеда по структуре (изморозь состоит из мельчайших смерзшихся капелек, а гололед - замерзшая вода). Иногда иней отмечается как изморозь. Обнаружить эту ошибку можно при внимательном анализе условий погоды и беседы с наблюдателем. При отложении кристаллической изморози сопутствующими явлениями должны быть туман или дымка, слабый ветер или тихо, низкая отрицательная температура. Но иногда изморозь может образоваться и при не четко выраженных благоприятных погодных условиях для образования кристаллической или зернистой изморози. По внешнему виду их бывает трудно отличить, поэтому допускаются ошибки в определении вида отложения. Чтобы их исключить, наблюдателям необходимо хорошо знать процессы образования этих отложений. Кристаллическая изморозь образуется вследствие сублимации водяного пара я имеет четко выраженную кристаллическую структуру, а зернистая - вследствие смерзания мелких переохлажденных капелек. При сильном или продолжительном нарастании гололеда образуется гололедица (образование льда на дорогах). Но гололедица может образоваться и без гололеда: при замерзании воды на поверхности или укатывании и замерзании снега (снежный накат). При контроле правильности результатов наблюдения за туманами учитываются погодные условия. Видимость при тумане на станции должна быть менее 1000 м, при дымке - 1000 м и более, но меньше 10 км. Следует обращать внимание на относительную влажность воздуха. Если отмечен туман на расстоянии, то видимость должна быть более 1000 м. При поземном или просвечивающем тумане в срок наблюдений должны быть записаны результаты наблюдений за облаками. Но при небольшом просвете в тумане, когда нельзя сделать уверенные наблюдения за облачностью, запись имеет вид: ?/? и в строке "нижний" - ?. Могут быть ошибки в определена дымки и мглы. В этих случаях необходимо тщательно проанализировать погодные условия, обратив внимание на предшествующий период и на относительную влажность. При дымке относительная влажность высокая, при мгле - низкая. Своеобразным видом тумана в окрестности станции будет парение водоемов (моря, озера, водохранилища, реки). Достоверность наблюдения за этим явлением должна подтверждаться большим контрастом температуры водоема и воздуха. Контролируя правильность оценки интенсивности тумана и дамки, необходимо сопоставить ее с видимостью. При контроле результатов наблюдений за метелями необходимо четко знать, что такое общая, низовая метель, поземок. Эти атмосферные явления связаны с состоянием снежного покрова и скоростью ветра. При метелевых явлениях происходит перераспределение снежного покрова по территории (образование сугробов около препятствий, сдувание снега с возвышенных участков, надувание в пониженные места), его уплотнение. Каждый случай наличия метелевого явления необходимо сопоставлять с характеристикой состояния снега (структурой) скоростью ветра, видимостью. Сопутствующим явлением при метели и поземке может быть снег или ливневый снег. При сильной общей метели иногда нет возможности определить наличие облаков, поэтому запись в книжку КМ-1 может иметь вид ? / ? и в строке "нижний” - ?.

В полярных районах перед метелью или после нее может быть отмечена снежная мгла (ухудшение видимости из-за наличия в воздухе мельчайших частичек раздробленных снежинок).

Литометеоры--(пыльный, песчаный ) поземок, пыльная (песчаная ) буря, пыль, взвешенная в воздухе,-бывают при определенных погодных условиях: низкой относительной влажности, состоянии подстилающей поверхности, закодированной цифрами 6,7,8, умеренном или сильном ветре. При пыльной буре - пониженная видимость. Все это необходимо учитывать при первичном критическом контроле. Достоверность результатов наблюдения за мглой должны подтверждаться определенными погодными условиями: видимостью менее 10 км, низкой относительной влажностью, продолжительным отсутствием осадков. При контроле наблюдений за электрическими явлениями (грозами, зарницами) необходимо анализировать каждую запись в КМ-1 с учетом погодных условий. Наиболее вероятны ошибки при слабых грозах, особенно при одиночных разрядах. В этих случаях могут быть пропуски в наблюдениях или завышение продолжительности грозы. Надо иметь л виду, что не все грозы сопровождаются дождем, усилением ветра. Следует обращать внимание на правильность определения направления перемещения грозы и направления, где она наблюдалась. Зарницы чаще отмечаются в темное время суток, но при должном внимании в предгрозовой период, зарницы можно наблюдать и днем. Полярные сияния часто бывают в северных районах, но не исключены и в более южных районах при сильных магнитных бурях. Анализируя записи результатов наблюдения за миражами, следует учитывать местные условия и условия погоды (безветрие, перегрев своеобразных больших участков подстилающей поверхности и прилегающего слоя воздуха - нижний мираж, а выхолаживание в долине, котловине, отекание со склонов холодного воздуха - верхний мираж). Это явление не всегда замечается, поэтому могут быть пропуски в наблюдениях.

Контролируя достоверность записей результатов наблюдения за шквалами, вихрями, смерчами, необходимо анализировать, насколько отмеченные явления соответствуют погодным условиям. Шквалы связаны с кучево-долевыми облаками, грозами, ливнями, но могут быть и "сухими”. Надо иметь в виду, что шквал -- это кратковременное явление резкого (не более чем за 2 мин) усиления ветра на 8 м/с и более. Вихри возникают при затишье и значительном перегреве подстилающей поверхности в летние безоблачные дни. Смерчи на суше, связанные кучево-дождевыми облаками (чаще при пониженном атмосферном давлении), сопровождаются г розами, градом, ливнями. Они могут проходить в стороне от станции. На ленте барографа смерч выражен резким "скачком” в несколько гектопаскалей. Смерчи на море могут наблюдаться и при не четко выраженных кучево-дождевых облаках, если температура водной поверхности значительно выше температуры воздуха. Эти смерчи часто не так разрушительны, как на суше. Выходя на берег, они быстро прекращаются. При нарушении непрерывности наблюдений такие смерчи могут быть не отмечены в книжке КМ-1.

Облака

Качество наблюдений за, облаками зависит от: знания морфологии и генетики облачных образований, раздела 'Пояснения к таблицам облаков” ("Атлас облаков"), регулярности наблюдений за состоянием неба, правильного выбора места наблюдения. При наблюдении за облаками в сроки наблюдений определяют количество облаков, их формы (виды, разновидности), высоту нижней границы (до 2500 м).

Контроль правильности определения количества облаков В результатах наблюдений чаще всего встречаются случайные ошибки субъективного характера. Но могут быть и постоянные погрешности, вызванные поверхностными профессиональными знаниями. Так, например, слоисто-дождевые облака ошибочно относят к облакам среднего яруса (по коду КН-01 кодируются как облака среднего яруса), тогда как это облака нижнего яруса, и если они покрывают все небо, то запись количества должна быть 10 /10, а не 10 / 0. К случайным ошибкам в определении количества облаков относят и такие, при которых общее их количество меньше, чем количество облаков нижнего яруса. Из-за незнания особенностей наблюдения в безлунные ночи могут быть не отмечены перистые и перисто-слоистые облака, т.к. через них звезды просвечивают, но не в виде точек, а в виде размытых пятен. Поэтому будет допущена ошибка в определении количества и форм облаков. Вероятны ошибки в определении количества, если наблюдаются формы, для которых характерны просветы между элементами (нитями, волокнами, гальками, валами и др.). К таким формам относятся разорванно-слоистые, слоисто-кучевые просвечивающие, высоко-куче-вые просвечивающие, хлопьевидные, башенковидные, перисто-куче-вые, перистые облака. Просветы между элементами этих облаков при определении их количества не суммируются, а принимаются за облака, но если такие облака покрывают все небо, должно быть записано ( 10 ).

При контроле необходимо сопоставлять общее количество облаков с количеством облаков нижнего яруса и с отмеченными формами облаков. Общее количество не может быть меньше количества облаков нижнего яруса. При отсутствии записей в строке "форма нижний" количество облаков нижнего яруса должно быть 0. При непросвечивающем тумане в срок наблюдения не может быть записи 10/10, так как туман не относится к облакам и через него не видно, есть ли облака, поэтому должна быть запись ?/?. Но при просвечивающем тумане записи вида 10/10,и 5/0, 7/4 могут быть (просвет в тумане достаточно большой и можно определить количество облаков на видимом небосводе). При контроле необходимо убедиться, что при наличии облако* верхнего и среднего ярусов должно быть определено количество облаков среднего яруса и записано в строке "форма, средний" в правой части

Контроль правильности определения форм, видов и разновидностей облаковНаблюдения за формами облаков - наиболее сложный вид метеорологических наблюдений. Их образование связано с многообразными атмосферными процессами. Достоверность наблюдений во многом зависит от квалификации наблюдателей, от непрерывности наблюдений за состоянием неба. Наблюдатели, знающие и понимающие сущность атмосферных процессов, связанных с образованием всех форм облаков, соблюдающие методику наблюдений* допускают мало ошибок в результатах наблюдений. При наблюдениях за формами облаков применяется морфологическая классификация, в которой по внешнему виду выделено десять форм (родов). Они подразделяются на виды и разновидности.

Внешний вид одной и той же форма весьма разнообразен, поэтому наблюдатели при определении форм, видов и разновидностей должны выделять наиболее типичные признаки в их взаимосвязи с развитием атмосферных процессов, с типами погоды, атмосферными явлениями, значениями метеорологических величин. Формы, виды, разновидности облаков не только образуются, но и непрерывно эволюционируют, перемещаются, и при этом в определенной закономерной последовательности может происходить смена их форм, видов, разновидностей. При эволюционных изменениях появляются признаки новых форм, но сохраняются особенности и материнской формы.

Причем таких записей должно быть достаточно много (примерно половина), если наблюдения проводились квалифицированными наблюдателями неформально. На это необходимо обращать внимание при контроле. Наибольшее разнообразие переходных форм бывает у слоисто-кучевых облаков, и наоборот, все эти формы могут переходить вSc При распаде кучево-дождевых облаков могут образоваться на непродолжительное время формы (Ci, Cc, Cs, As, Ac) В пределах одного яруса эволюционный процесс протекает быстро (в течение часа или нескольких часов). Слоистые облака не могут эволюционным путем непосредственно преобразоваться в слоисто-дождевые, кучево-дождевые, а слоисто-дождевые - в слоистые; кучево-дождевые - в слоистые и кучевые. Все это необходимо учитывать при проведении первичного критического контроля. Кроме того, при контроле правильности определения форм облаков необходимо учитывать следующее:

перистые облака не покрывают, как правило, всего неба, а разбросаны по нему, но в сочетании с перисто-слоистыми могут образовать сплошную пелену, покрывающую часть неба (надвижение, прохождение) или весь небосвод; в арктических, а иногда и в других районах при сильных морозах из перистых и перисто-слоистых облаков могут выпадать малозаметные осадки в виде ледяных игл;

в период после захода солнца перистые облака кажутся более плотными и темными и могут быть приняты за облака среднего яруса; перисто-кучевые облака чаще всего наблюдаются в сочетании с перистыми и перисто-слоистыми. Расположены они на одном уровне {без учета этого при наблюдениях могут быть ошибочно приняты за высоко-кучевые просвечивающие); перисто-слоистые волокнистые облака между волокнами не имеют просветов, но через них могут просвечивать звезды, луна, солнце, небо и этим они отличаются от высокослоистых просвечивающих (без учета этого могут быть допущены ошибки, и при контроле необходимо использовать показания гелиографа - при Asпрожога не должно быть);

могут быть ошибки при определении *высоко-кучевых облаков, которые отмечаются как перисто-кучевые, слоисто-кучевые, высокослоистые ; высокослоистые облака могут быть отмечены как перисто-слоистые, слоисто-дождевые, а при визуальном определении высоты-как слоистые;

из высокослоистых облаков могут выпадать осадки как достигающие поверхности земли, так и в виде полос падения (в срок наблюдений погода имеет одну из следующих цифр кода: 14,15,16,21,22,60, 61, 62, 66,70,71,72,73); из слоисто-кучевых облаков осадки выпадают редко, но при их переходе в слоисто-дождевые или кучево-дождевые может наблюдаться дождь или снег (соответственно обложной или ливневый); повторяемость слоисто-кучевых облаков большая, но они могут быть ошибочно отмечены как слоистые, слоисто-дождевые, кучевые, а при глазомерном определении высоты-и как высококучевые; слоистые облака, как правило, расположены ниже, чем слоисто-кучевые, но их ошибочно могут принять за слоисто-кучевые, если они не туманообразные, а волнистые. При глазомерном определении высоты слоистые облака могут быть отмечены как высокослоистые, особенно в утренние сроки наблюдений. Слоистые облака характерны для однородной, устойчивой воздушной массы, образуются при слабо развитой турбулентности, из них могут выпадать осадки (снежные зерна, морось), если они достаточно развиты по вертикали (погода в срок наблюдений закодирована одной из цифр кода: 20,24,50,57,77); иногда выше сплошного, достаточно мощного слоя слоистых облаков могут быть слоисто-дождевые или высокослоистые, дающие осадки. Тогда одновременно с моросящими осадками выпадают и обложные, причем при выпадении снега слоистые облака быстро рассеиваются (погода в срок наблюдений закодирована одной из следующие цифр кода: 21,58,59 , 68,69,77);. разорванно-дождевые облака (разновидность разорванно-слоистых) наблюдаются в сочетании с облаками, дающими осадки, . они расположены ниже отдельными разорванными образованиями или почти сплошным слоем, маскируя выше расположенные облака, которые определяются по наличию и характеру выпадающих осадков. При выпадении достаточно интенсивных осадков бывает невозможно по внешнему виду определить формы облаков. В этом случае для исключения ошибок необходимо учитывать характер и вид осадков, изменение освещенности (характерно для Св) или ее постоянство в течение длительного времени (характерно для Ns) и характер предшествующего изменения состояния неба; могут быть ошибки в определении форм при наличии мощных кучевых облаков, когда не видны их вершины и они расположены вблизи зенита (наблюдатель может их отмечать как Св или St ); достоверность отметок кучево-дождевых облаков должна подтверждаться ливневыми осадками, иногда грозой, и погода в срок наблюдений должна кодироваться одной из следующих цифр: 14,15,16,25, 80-99;

Контроль наблюдений за высотой нижней границы облаков. При первичном критическом контроле наблюдений за высотой нижней границы облаков (НГО) необходимо учитывать то обстоятельство, что при наблюдениях определяется с помощью приборов и глазомерно высота слоя самых низких облаков, если их нижняя граница находится на высоте до 2500 м над уровнем станции. Основным прибором служит ИВО, с помощью которого измеряется высота над местом его установки, поэтому во всех других случаях ее определяют визуально. В результатах измерения могут быть погрешности, обусловленные следующими причинами: неисправностями ИВО и плохим уходом за ним; нарушением методики проведения инструментальных и визуальных наблюдений. ИВО обеспечивает получение достаточно достоверных результатов измерения высоты НГО в пределах 50-2000 м, если он установлен в соответствии с правилами и если ежеквартально проводятся установленные профилактические и регламентные работы, ежедневно очищается защитное стекло передатчика и приемника от пыли и гигрометеоров во время измерений не выпадают сильные осадки. Методика измерений проста, но необходимо особое внимание при измерениях, если: облака не покрывают всего неба; нижняя граница слоя облаков неоднородна, наблюдается несколько слоев облаков нижнего яруса. При формальном подходе к измерениям могут быть следующие погрешности: световые импульсы передатчика попадают в просвет между облаками нижнего яруса, которые находятся на большой высоте, но ниже 2000 м. Отмечается сходная форма облаков среднего яруса; измерена "случайная" высота при неоднородной нижней кромке, а не самая низкая (необходимо делать несколько последовательных измерений и выбирать наименьшее значение), при нескольких слоях облаков измерена и записана высота самого низкого слоя; измерена высота инверсионного слоя, под которым прозрачность понижена за счет скопления загрязняющих частиц, и эта высота отнесена к вышележащему облачному слою, не измеряется высота по второму " всплеску" на линии развертки от НГО вышерасположенных облаков. Не соблюдается такая рекомендация: при измерениях с помощью, ИВО убедиться в отсутствии или наличии более низких облаков не над местом установки (при их наличии высота определяется глазомерно и записывается в КМ-1 дополнительно к измеренной с помощью ИВО), При первичном критическом контроле записанные значения высоты НГО сопоставляются с формами (в атласе облаков указаны наиболее вероятные пределы высоты НГО для каждой формы) с учетом местных физико-географических и погодных условий. Особое внимание необходимо обращать на случаи глазомерного определения, так как в этом случае некоторые наблюдатели не определяют высоту рекомендованными приемами, а записывают формально установленное значение для данной формы. При контроле визуального определения высоты облаков, образующихся при термической или динамической конвекции, можно использовать эмпирическую формулу: