Додаток 11. Про спостереженнях за вітром і хвилюванням. Л.І.Лопатухін.

У книзі К.А.Колса досить багато уваги приділено питанням гідрометеорологічних спостережень в море і на берегових станціях. Однак деякі висновки і рекомендації автора не зовсім правильні чи суперечать чинним в даний час повчанням і інструкцій. З цієї причини нижче наведені деякі відомості, які повинні допомогти яхтсменам правильно розібратися в погодних умовах.

Візуальні спостереження за велінням. Для визначення висоти хвилі доцільно користуватися таким перевіреним багаторічною практикою прийомом (див. Настанову гідрометеорологічним станціям і постам, вип. 9, ч. 3.- Л .: Гидрометеоиздат, 1971): при сильному хвилюванні (окремі великі гребені проектуються на лінії горизонту) спостерігачеві слід по можливості розташуватися на такій висоті, з якої, перебуваючи в улоговині, він бачить гребені на одній лінії з горизонтом. В цьому випадку висота хвилі буде дорівнює висоті ока спостерігача над ватерлінією.

Зіставлення синхронних візуальних спостережень за хвилюванням з інструментальними вимірами за допомогою волнографов дозволило визначити достовірність спостережень, які виконуються з різних судів. Природно, що з судів різного розміру неоднаково оцінюють одне й те саме хвилювання. При спостереженні із малих суден, яхт, катерів і т п. Моряки, як правило чітко визначає хвилювання висотою до 4-5 м (рис. 62).

Більш сильне хвилювання зазвичай завищується, і це не дивно, так як на малому судні спостерігач знаходиться на висоті від 2 до 4 м над рівнем моря.

Мал. 62. Співвідношення між висотами хвиль, які спостерігаються візуально (h_b) і вимірюваними (h_u).

Відрізками прямих показані значення середнього квадратичного відхилення даних спостережень. Штрихова лінія - залежність h_b = h_u.

З рис. 62, зокрема, видно, що хвилі заввишки 8 м найбільш часто оцінюються як 10-11-метрові, т. Е. Завищуються на 20-30%. Наведений графік показує середньостатистичне відповідність візуальних спостережень і інструментальних вимірювань висот хвиль 3-відсоткової забезпеченості. У кожному конкретному випадку спостереження висота хвилі може бути як вище, так і нижче її дійсного значення.

Період хвилі слід визначати за коливаннями на хвилях якого-небудь предмета, плями піни або птиці (якщо за гребенями хвиль цей предмет не ховається) або за коливаннями самої яхти, що лежить в дрейфі. Коли предмет або яхта знаходяться на гребені хвилі, включають секундомір. Після того як пройде 11-й гребінь послідовно йдуть хвиль, секундомір вимикають і зафіксоване значення часу ділять на 10. Отримане число буде відповідати середньому періоду хвилі.

Вимірювання вітру. На метеостанціях відповідно до чинних настановами значення швидкості вітру осредняются за 10 хвилин. Однак на деяких судах швидкість вітру вимірюється ручним анемометром протягом 1 хвилини або 100 секунд. При візуальному визначенні сили вітру за станом поверхні моря (в балах шкали Бофорта) оцінюється вітер на деякій досить великої площі, при цьому час осереднення становить від однієї до кількох хвилин. У деяких зарубіжних бюлетенях і довідниках наводяться дані по швидкостям вітру, усередненої за 1 годину. Результати статистичної обробки даних вимірювань швидкостей вітру в різних районах Світового океану показали, що чим менше час осереднення вітру, тим більше значення його швидкості. Так, за даними Міжурядової морської консультативної організації (ІМКО) відношення швидкості вітру, усередненої за 1 хвилину і швидкості вітру, усередненої за 10 хвилин, до швидкості вітру осредненной за 1 годину, так само відповідно 1,18 і 1,06.

Вимірювання вітру виробляються на висоті 10 м над поверхнею суші незалежно від висоти розташування метеостанції над рівнем моря. На судах вимірювання зазвичай виробляються на висоті містка або на висоті топа щогли, отже, в залежності від типу і розмірів судна на висотах від 2 до 40 м. Співвідношення між швидкостями вітру, вимірюваними на різних висотах (так званий профіль вітру), залежить від абсолютної швидкості вітру і стратифікації атмосфери, яка в свою чергу може бути визначена по різниці між температурою поверхні води і температурою повітря над нею. Дані рис. 63 дозволяють перейти від швидкості вітру, виміряного на висоті z, до швидкості вітру на стандартній висоті 10 м або на будь-який інший висоті. Наприклад, вітер на висоті 25 м буде в 1,08-1,12 рази більше, ніж на висоті 10 м. У деяких роботах є докладні таблиці, за якими можна більш точно (з урахуванням стратифікації атмосфери) перевести вітер, який вимірюється на деякій висоті , до іншої висоті. Криві на рис. 63 побудовані для нейтральної стратифікації атмосфери; при нестійкою (температура води вище температури повітря) і стійкою (температура води нижче температури повітря) стратифікації залежність v_z / v_10 від z ненабагато відрізняється від залежності, показаної на рис. 63.

Мал. 63. Залежність відносини швидкості вітру, яка вимірюється на висоті z, до швидкості вітру, яка вимірюється на стандартній висоті 10 м, від висоти вимірювання.
1 - штормовий вітер (більше 40 вузлів), 2 - слабкий і помірний вітер (менше 15 вузлів).

Як правило, швидкість вітру, виміряна над сушею (v_c), менше швидкості вітру, яка вимірюється в море (v_m). Відмінності пояснюються неоднаковим коефіцієнтом шорсткості над сушею і над морем та іншими причинами. Тільки в останні роки були виконані спеціалізовані синхронні вимірювання вітру на суші і на морі (з судів, автономних буїв і бурових платформ), які дозволили обґрунтувати перехід від v_c до v_m. Ставлення v_м до v_с змінюється від 1,1 до 1,7, а для слабких вітрів - до 2,0 і більше. Для орієнтовних розрахунків можна користуватися даними рис. 64. З малюнка видно, що ставлення v_м до v_c тим більше, чим менше швидкість вітру. При швидкостях вітру 20 вузлів і більш воно не перевищує 1,1.

Даних по співвідношенню між вітром на морі і на суші в залежності від напрямку набагато менше. Однак можна вважати, що найбільші відмінності спостерігаються при вітрі вздовж берега - відношення v_м до v_c в середньому досягає 1,7, при вітрі з моря або з суші це відношення, як правило, не перевищує 1,6 і в середньому дорівнює 1,3.

При зіставленні синхронних спостережень на суші і на морі слід мати на увазі, що в деяких випадках можливі відхилення від наведених співвідношень і навіть їх протилежний хід - вітер над сушею більше, ніж в морі. Такі розбіжності можуть бути пов'язані з проходженням фронтів або з Бризовая ефектами. Найчіткіше бризи проявляються при відсутності сильних вітрів. При бризах відмінність між вітром на морі і на суші вночі дещо більше, ніж днем.

Мал. 64. Співвідношення між швидкістю вітру, виміряної на берегової станції (v_c), і швидкістю вітру, виміряної в море (v_м).

Відрізками прямих показані значення середнього квадратичного відхилення даних спостережень.

Швидкість вітру на картах погоди (відповідно до міжнародного синоптичних кодом КН-01) вказується стрілкою, що йде до центру гуртка (кружком позначається місце проведення спостережень) у напрямку вітру. Швидкість вітру представляється у вигляді оперення, що наноситься у кінця стрілки вітру. Одне велике перо на стрілці відповідає швидкості вітру 10 вузлів мале - 5 вузлів, трикутник - 50 вузлів. Якщо дані про швидкість вітру відсутні, на кінці стрілки вітру замість оперення наносять хрестик. Якщо дані про направлення вітру відсутні, вітер не завдають. При штилі гурток станції обводять іншим гуртком.

Шкала Бофорта для оцінки сили вітру

За часів вітрильного флоту користувалися безліччю способів оцінки впливу вітру на вітрила, такелаж, рангоут і корпус судна. У 1806 р англійський адмірал сер Френсіс Бофорт (1774-1857) ввів шкалу в 13 балів (від 0 до 12), яка дозволяла просто визначати силу вітру по його впливу на вітрильне судно. На той час існувало кілька шкал визначення сили вітру. Тільки в 1874 р на I Міжнародній конференції з морської метеорології з метою стандартизувати проведення спостережень було вирішено, що при відсутності приладів для вимірювання вітру силу вітру слід оцінювати в балах за шкалою Бофорта. У наступні роки шкала Бофорта уточнювалася і змінювалася. У зв'язку зі зникненням вітрильних суден з судноплавних трас треба було розробити критерії, що дозволяли з борта рухається парового судна по виду поверхні моря визначити силу вітру. У 1927 р капітан П.Петерсен запропонував словесну характеристику стану моря при різній силі вітру. Були також розроблені критерії, що дозволяли визначити силу вітру по впливу на різні об'єкти на суші. У сучасному вигляді шкала Бофорта і її словесна характеристика була прийнята Всесвітньою метеорологічною організацією (ВМО) в 1927 р і уточнена в 1939 р

Питання відповідності 13 балів шкали Бофорта 9 балів шкали стану поверхні моря неодноразово обговорювалося на сесіях Комісії з морської метеорології ВМО. Суперечки не вщухають досі. Пропонуються різні уточнення шкали Бофорта. Однак слід мати на увазі, що будь-яка зміна градацій швидкостей і їх словесної характеристики не може зробити її універсальною. Сила вітру за шкалою Бофорта визначається по виду схвильованої поверхні, т. Е. В кінцевому рахунку за площею, зайнятою піною і баранчиками, їх кількість в свою чергу пов'язано зі стадією розвитку хвилювання, типом хвилювання, течіями, температурою води, погодою в момент спостереження ( сніг, дощ, туман, сонце і т. п.), наявністю льоду і т. д.

Нижче наводиться прийнята в даний час шкала Бофорта; словесна характеристика вітру, що відповідає різним балам шкали, дається за офіційним тексту Державного комітету СРСР по гідрометеорології та контролю природного середовища. Ця шкала прийнята ВМО в 1939 р і підтверджена в 1963 р До відома поміщена також зустрічається в літературі стара шкала Бофорта для висоти 6 м над рівнем моря (так звана шкала Сімпсона 1926 г.).

Серія фотографій, доповнюють книгу.

зміст