Гидрометеорологическое обеспечение судоходства. Контрольная работа по дисциплине Гидрометеорологическое обеспечение судоходства
 Скачать 37.55 Kb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ ФГБОУ ВО «КГТУ» БАЛТИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ РЫБОПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Гидрометеорологическое обеспечение судоходства» Вариант 4 ИСПОЛНИТЕЛЬ: студент гр. Калининград 2020 Темы: 4). Ветер и условия его возникновения. 5). Географическая классификация воздушных масс. Атмосферные фронты. 6). Циклоны и антициклоны. Вода в атмосфере. 9). Морские течения. 10). Приливные явления в мировом океане. Ветер и условия его возникновения. Ветром называется перемещение воздуха преимущественно в горизонтальном направлении из зоны высокого давления в зону низкого. Основные характеристики ветра – взаимосвязанные сила и скорость: ускоряющаяся воздушная масса считается сильнее. Сила ветра зависит от разницы давлений в исходной и финишной точке: с увеличением разрыва в показателях становится интенсивнее движение. Классификация скорости ветра в баллах по шкале Бофорта: 0 – штиль (безветрие); 1 – 3 – слабый (скорость 2 – 5 м/с); 4 – 5 – умеренный (5 – 10 м/с); 6 – 8 – сильный (10 – 18 м/с); 9 – 11 – шторм (18 – 30 м/с); 12 – ураган (более 30 м/с). Условия образования ветра. Солнечное излучение, достигнув планетарной поверхности, нагревает сушу и океан. Увеличение температуры неравномерное, что обусловлено разным расстоянием до Солнца: экваториальные пояса, находясь ближе к звезде, получают больше энергии, чем полярные области. Нагрев суши более активный, чем океанических вод, но в водной среде тепло сохраняется дольше. В итоге воздушные массы, нагреваемые планетарной поверхностью, на разных участках оказываются неодинаково теплыми. Теплые потоки воздуха поднимаются в высокие атмосферные слои, освобожденное пространство заполняется холодными потоками, поступившими с менее нагретых областей. Столкновение теплых и холодных воздушных масс – причина образования ветра разной степени интенсивности. Процесс глобальный. Земная атмосфера пребывает в постоянном движении: воздушные потоки сталкиваются, изгибаются, закручиваются, формируют облака, вихри, ураганы, торнадо. Виды ветров. Существуют различные типы ветров. Они различаются по интенсивности, направленности, длительности существования, прочим показателям. Главные разновидности потоков – постоянные и сезонные. Первые движутся в неизменном направлении. В категорию входят пассаты в тропиках, западный перенос в умеренных поясах, ветра, направленные от полярных зон к умеренным областям. Возникновение ветров постоянного типа обусловлено соприкосновением областей тропического высокого, экваториального и умеренного низкого давления. Сезонные потоки изменяют направленность в разные сезоны. Существуют местные потоки, циркулирующие на ограниченной территории, оказывающие влияние на ее климат. К постоянным ветрам относятся: Пассаты – постоянно существующие воздушные потоки, формирующиеся в тропических широтах. Устремлены к экватору. Западный перенос – постоянно господствует на территориях с умеренным климатом. Движется на восток. Сезонные – муссоны. В зимние месяцы направлены с суши в океан, в летние – обратно. Формируются у восточного и юго-восточного берега Азии. Интересные названия ветров местного уровня: Бризы – теплые ветры, меняющие направленность дважды в сутки, наблюдаемые на стыках суши и моря. В дневные часы несут свежесть с морского пространства, в ночные – уносят нагретый воздух с побережья. Иногда появляются на крупных озерах и водохранилищах. Бора – в летние месяцы теплый, в зимние – холодный поток, формирующийся в областях примыкания гор к морю (Средиземноморье, берега Черного моря). С высокой скоростью движется с горных склонов к воде. Фён – порывистый сухой горячий ветер, спускающийся с горных склонов в долины. Наблюдается в горных областях Евразии, Северной Америки. Порывы обусловлены значительным перепадом высот на небольшой дистанции движения. Самум – пустынный сухой поток, несущий с высокой скоростью огромное количество песка. Отмечается в песчаных пустынях Африки, на Аравийском полуострове. Сирокко – итальянское название ветра южной и юго-западной направленности, наблюдающегося над Средиземноморьем, Северной Африкой. Зефир – влажное теплое весенне-летнее течение, образующееся на востоке Средиземноморья. Суховей – горячий сухой воздушный поток, формирующийся над пустынными и степными зонами умеренного пояса. Зюйд – южное течение. Характеризуется постоянной направленностью на северном полюсе. Нордер – северный воздушный поток, возникающий в Мексиканском заливе. Необычные: Хабуб – песчаная буря в Северной Африке, Аравии. Солано – сухой, несущий пыль ветер, неблагоприятный для человеческого организма, формирующийся над Испанией и Гибралтарским проливом. Хамсин – горячий шторм, дующий в Аравии 50 суток. Торнадо – североамериканский вид урагана, представляющий воронку, спускающуюся с облака на поверхность земли. Вращается с огромной скоростью, причиняет значительные разрушения. Также называется смерч. Редко наблюдается на прочих континентах. Калима – пыльная буря северо-восточной направленности, движущаяся на Канарские острова. Байамос – шквал, обрушивающийся на Малайский архипелаг, острова Карибского бассейна, несущий грозовые ливни. Близзард – буран в Канаде (аналогично в Сибири пурга). Джут – холодная воздушная масса, направленная из Сибири в Среднюю Азию, несущая морозы и бураны. Мистраль – интенсивный холодный сухой поток, дующий зимой и ранней весной из полярной зоны, проходящий по территории Франции. Леунг – холодное воздушное течение над побережьем Китая. Нагаи – холодная масса, дующая с севера на Японские острова. Географическая классификация воздушных масс. Атмосферные фронты. Географическая классификация воздушных масс 1. Арктический (антарктический) воздух (АВ) - формируется за северным и южным полярными кругами. Малозапыленная, очень устойчивая и прозрачная воздушная масса, с низкими температурами и большой относительной влажностью, создающей туманы и дымки. Может быть морским и континентальным. Морской АВ (маВ) - формируется в северном полушарии, в частности в Атлантическом океане, между Гренландией, Шпицбергеном и Кольским полуостровом. Увлажняясь над океаном, приносит в Европу холодную и пасмурную со снегом погоду зимой и похолодание с ливнями летом. Континентальный АВ (каВ) - формируется в северном полушарии в границах Европы, над Центральной Арктикой и приносит ясную и морозную погоду зимой, резкое похолодание - летом. 2. Полярный (ПВ) или умеренный (УВ) воздух - формируется в умеренных широтах. Устойчивость его зависит от очага формирования и направления движения. Также может быть морским (мПВ) и континентальным (кПВ). 3. Тропический воздух (ТВ) - формируется в зоне субтропических антициклонов, сильно прогревается в очаге формирования. Морской тропический воздух (мТВ) характерен большой абсолютной влажностью и неустойчивостью, континентальный ТВ - большой неустойчивостью, жарой. 4. Экваториальный воздух (ЭВ) - рождается в экваториальной зоне, характерен резко выраженными свойствами тропического воздуха. Переходные зоны между соседними воздушными массами, обладающими различными свойствами, называются атмосферными фронтами. Главной характерной чертой атмосферных фронтов являются большие значения горизонтальных градиентов: давления, температуры, влажности и др. Переходные зоны начинаются от поверхности Земли и простираются вверх до той высоты, где различия между воздушными массами стираются (обычно до верхней границы тропосферы). Ширина переходных зон у поверхности Земли обычно не превышает 80–100 км, а длина их может достигать тысяч километров. На синоптических картах атмосферные фронты обозначаются условными линиями в месте пересечения фронтальных поверхностей с уровенными поверхностями. Фронтальные поверхности имеют угол наклона с уровенными поверхностями не более 1°. Величина угла наклона зависит в основном от разности температур и скорости ветра в двух соседних воздушных массах: теплой и холодной. Фронты между воздушными массами указанных выше основных географических типов называют главными атмосферными фронтами. Главные фронты: арктический (между арктическим и полярным воздухом), полярный (между полярным и тропическим воздухом) и тропический (между тропическими экваториальным воздухом). По термодинамическим свойствам атмосферные фронты между воздушными массами одного и того же географического типа подразделяются на теплые, холодные и малоподвижные (стационарные),которые могут быть основными, вторичными и верхними, а также простыми и сложными (окклюдированными). Комплексные сложные фронты – фронты окклюзии образуются путем смыкания холодного и теплого фронтов при окклюдировании циклонов. Различают теплый фронт окклюзии, если воздух за холодным фронтом оказывается теплее, чем воздух перед теплым фронтом, и холодный фронт окклюзии, когда воздух за холодным фронтом холоднее, чем воздух перед теплым фронтом. В каждом фронте окклюзии различают нижний фронт – линию пересечения одной из фронтальных поверхностей с подстилающей поверхностью, верхний фронт – линию, вдоль которой граничат три воздушные массы и поверхность окклюзии– поверхность раздела двух холодных масс между нижним и верхним фронтами. Циклоны и антициклоны. Вода в атмосфере. Циклон – обширный атмосферный вихрь, в диаметре достигающий от сотни до многих тысяч километров, связанный с движением теплого фронта (наступлением теплой воздушной массы на холодную). Ветры устремлены от краев в центр, движутся в Северном полушарии против часовой стрелки, в Южном – по часовой. В центральной зоне формируется низкое давление, воздушные потоки направлены вверх. Восходящие воздушные массы формируют плотную облачность. Признаки циклонального процесса – пасмурная погода, дожди, сопровождающиеся грозами, порывистым ветром. В летний сезон циклон вызывает охлаждение воздуха, в зимний – оттепель. По области возникновения выделяют виды циклонов: арктические; возникающие в умеренных поясах; тропические; южные, возникающие вне тропических широт. Отмечаются стадии развития циклона: Начало. Сбор воздушных потоков занимает несколько суток. Молодость. В центре падает давление. Появляется плотное облачное кольцо. Зрелость. Завершается падение давления. Скорость ветра достигает максимального значения. Стадия существует от часа до нескольких суток. Затухание. Происходит при перемещении циклона с морского пространства на сушу. Для циклонов характерно разрушительное воздействие, его степень определяется интенсивностью вихревого потока. По силе действия выделяются типы: возмущения (скорость воздушных масс не выше 15 м/с); депрессия (до 20 м/с); шторм (до 35 м/с); ураган (выше 35 м/с). Наиболее опасны мощные тропические циклоны, формирующиеся в широтах 5 – 25° над прогретым морским пространством. Они отличаются от вихрей умеренных поясов меньшими размерами (не превышают сотни километров), несут невероятную разрушительную силу. В центральной зоне давление экстремально низкое, формируются ветры со штормовой скоростью. В Тихоокеанских странах тропические вихри называются тайфуны, в Атлантических – ураганы. Антициклон – это воздушный поток, характеризующийся высоким давлением, определенной направленностью ветра (по часовой стрелке в Северном полушарии, против – в Южном). Формируется в субтропиках и приполярных поясах в нижних атмосферных слоях при образовании холодного фронта (вторжении холодной воздушной массы в теплую). Воздух движется со скоростью 30 – 40 км/ч. Диаметр не превышает 5 тысяч километров. Антициклоны делятся на: низкие – с преобладающими холодными потоками воздуха, замкнутыми изобарами в приземной части тропосферы, отсутствием области высокого атмосферного давления в верхнем тропосферном слое; высокие – с преобладающими теплыми воздушными потоками, высоким давлением на протяжении тропосферы (возможно возникновение нескольких центров). Вода в атмосфере Вода в атмосфере находится в трех агрегатных состояниях - жидком, твердом и газообразном. Вода поступает в атмосферу благодаря круговороту воды в природе. При этом важными процессами для переноса энергии и тепла являются испарение (фактическое количество испаряющейся воды) и испаряемость (максимально возможное испарение). Водяной пар определяет влажность воздуха. Абсолютная влажность воздуха — это масса водяного пара в граммах, которое содержится в 1 м куб воздуха. Она зависит от температуры воздуха прямо пропорционально. Максимальная влажность воздуха — это наибольшее количество водяного пара, которое может содержаться в воздухе (1 м куб) при данной температуре. Относительная влажность воздуха — это отношение абсолютной влажности к максимальной (выражается в процентах). Образование атмосферных осадков и ряд других явлений и процессов связано с понятием «точка росы» — это температура, при которой водяной пар, находящийся в воздухе, достигает насыщения и происходит конденсация водяного пара. При характеристике погоды принято указывать виды атмосферных осадков, особые атмосферные явления. Представляют интерес так называемые наземные гидрометеоры — осадки, выделяющиеся из воздуха и оседающие на земной поверхности. Приведем примеры. Роса — капельки воды, часто сливающиеся, появляются ночыо на поверхности, сильно охладившейся в результате излучения тепла. Иней — это твердый белый осадок, продукт сублимации (переход воды из парообразного состояния в твердое при температуре ниже 0°С, минуя жидкое состояние). Изморозь — белый рыхлый осадок, оседающий из воздуха, насыщенного влагой при температуре значительно ниже 0°С. Гололед — плотный лед, появляющийся при выпадении переохлажденного дождя или тумана на охлажденную ниже 0°С поверхность. Гололедица образуется после оттепели или дождя в результате похолодания, когда замерзает вода на поверхности. Водяной пар в атмосфере может располагаться на различной высоте. Если он располагается в приземной части, то речь идет о тумане, а если на большой высоте — об облаках. Туман — это скопление продуктов конденсации или сублимации в приземных слоях воздуха. Бывают туманы радиационные, возникающие при постепенном охлаждении поверхности. Адвективные туманы образуются при перемещении теплого воздуха на холодную поверхность. Туман испарения образуется в осенний период над водоемами. Если конденсация или сублимация водяного пара происходит на некоторой высоте над земной поверхностью, то образуются облака. Они отличаются от тумана местоположением в атмосфере (облака нижнего яруса, среднего и верхнего яруса, вертикального развития), физическим составом (водяные, ледяные, смешанные) и разнообразием форм (перистые, кучевые, слоистые и др.). Атмосферные осадки — это продукты конденсации водяного пара, выпадающие из облаков в жидком или твердом агрегатном состоянии (дождь, снег, град). Одним из условий их образования является наличие ядер конденсации. По происхождению атмосферные осадки бывают конвективные, орографические и фронтальные. Морские течения. Морские течения — постоянные или периодические потоки в толще мирового океана и морей. Различают постоянные, периодические и неправильные течения; поверхностные и подводные, теплые и холодные течения. В зависимости от причины течения выделяются ветровые и плотностные течения. Расход течения измеряется в свердрупах. Классификация течений. Течения классифицируют по различным признакам: по вызывающим их силам (генетические классификации), по устойчивости, по глубине расположения в толще вод, по характеру движения, по физико-химическим свойствам. Выделяют три группы течений: Градиентные течения, вызванные горизонтальными градиентами гидростатического давления, возникающими при наклоне изобарических поверхностей относительно изопотенциальных (уровневых) поверхностей Плотностные, вызванные горизонтальным градиентом плотности Компенсационные, вызванные наклоном уровня моря под воздействием ветра Бароградиентные, вызванные неравномерным атмосферным давлением над морской поверхностью Сейшевые, возникающие в результате сейшевых колебаний уровня моря Стоковые или сточные, возникающие в результате возникновения избытка воды в каком-либо районе моря (как результат притока материковых вод, осадков, таяния льдов) Течения, вызванные ветром Дрейфовые, вызванные только влекущим действием ветра Ветровые, вызванные и влекущим действием ветра, и наклоном уровня моря и изменением плотности воды, вызванными ветром Приливные течения, вызванные приливами. Отбойное течение Приливные течения наиболее сильные, особенно проявляются у берега, на мелководье, в проливах и устьях рек. В океанах и морях течения обычно обусловлены совокупным действием нескольких сил. Течения, которые продолжают существовать после окончания действия вызвавших их сил, называют инерционными. По изменчивости течения разделяют на периодические и непериодические. Периодические течения меняются с определённым периодом. К таким течениям относят приливные течения. Непериодические течения связаны с временными причинами (например, возникают под воздействием циклона). Выделяют течения, скорости и направления которых мало меняются за сезон (муссонные) или за год (пассатные). Течения, которые не изменяются во времени, называют установившимися течениями, а изменяющиеся во времени — неустановившимися. Ветровые течения Ветровые течения определяются направлением преобладающих ветров. Это всегда поверхностные течения, они образуются под совокупным влиянием сил трения, турбулентной вязкости, градиента давления, силы Кориолиса. К числу сильнейших ветровых течений относятся Северное и Южное Пассатные течения, течение Западных Ветров и др. Плотностные течения. Плотностные течения определяются различиями в плотности воды. Примером плотностного течения является Гольфстрим, а также северо-тихоокеанское течение. Приливные явления в мировом океане. Периодические колебания уровня вызываются проявлением периодических сил притяжения Луны и Солнца - так называемыми приливообразующими силами. Приливно-отливные колебания уровня охватывают практически всё побережье Мирового океана, и для краткости их называют приливами. Таким образом, приливные явления представляют собой динамические процессы в водах морей и океанов (в том числе и колебания уровня). Основные понятия, связанные с приливами, заключается в определениях полной и малой воды, величины прилива и отлива как разницы между полными соседними и малыми водами, продолжительности роста и спада уровня (фазы прилива и отлива), продолжительности приливоотливного цикла. Предельный размах приливных колебаний уровня в каждом пункте заключается между наивысшими и наинизшими теоретическими уровнями, вычисляемыми расчётным путём. В зависимости от продолжительности приливно-отливного цикла различают: - полусуточные приливы (П) - с периодом приблизительно в половину суток, т.е. имеющие в продолжение суток две полные и малые воды; - суточные приливы (С) - имеющие в течение суток полную и малую воду; - неправильные полусуточные (НП) - с заметной суточной разницей в значениях соответствующих экстремумов уровня; - неправильные суточные (НС) - суточные приливы, которые при малых склонениях Луны становятся полусуточными при существенном уменьшении их величины; - смешанные приливы - неправильные полусуточные и (или) неправильные суточные приливы. Особо следует выделить аномальные приливы, которые по отдельным признакам отличаются от перечисленных выше основных видов приливов. Например, влияние мелководья может быть столь значительно, что к общему названию прилива добавляется название “мелководный”. При этом изменяется продолжительность времени роста и падения уровня. В устьевых участках рек прилив по времени менее продолжителен, чем отлив. Иногда влияние мелководья становится столь значительным, что на кривой полусуточных приливов появляются дополнительные полные и малые воды. Такие приливы встречаются редко, в частности, они наблюдаются в пунктах Портленд, Саутгемптон (пролив Ла-Манш) или на Белом море (явление “маниха”). Другим примером искажения приливов местными условиями может служить явление под названием “бор” (маскарэ, поророкам) и характеризующееся тем, что прилив продвигается вверх по реке в виде волны или ряда волн с очень резким подъемом уровня. Приливам свойственны следующие неравенства: суточные неравенства в высоте, представляющие собой разность высот двух последовательных полных или малых вод (для различных пунктов суточные неравенства имеют различные величины - от малозаметного различия в высотах смежных полных или малых вод до полного исчезновения одной полной и одной малой воды); полумесячные неравенства в высотах и величинах приливов (полумесячное неравенство, зависящее от фазы Луны, наиболее ярко проявляется в приливах полусуточного характера). Во время полнолуния величина полусуточных приливов бывает максимальной - наступают так называемые сизигйные приливы. В первой и третьей четвертях приливы имеют наименьшую величину - наступают квадратурные приливы; полумесячное неравенство, зависящее от склонений Луны и Солнца (тропическое неравенство) обычно является основным в суточных и неправильных суточных приливах, при больших склонениях Луны, приливы называются тропическими и отличаются большой величиной, во время прохождения Луны через экватор, приливы называются экваториальными и имеют малые величины; месячное неравенство приливов (параллактическое) проявляется в зависимости от расстояния между Землёй и Луной (перигей). Минимальные значения величин приливов наблюдаются при наибольшем расстоянии между Землёй и Луной (апогей). Нулём глубин называется условная поверхность, от которой даются отметки глубин на мopcких навигационных картах. Действительная глубина в любой точке может быть определена путём алгебраического суммирования глубины Нк, указанной на карте, с высотой h мгновенного приливного уровня моря, определённого по Таблицам приливов. В большинстве случаев в качестве нулей глубин выбираются наинизшие уровни, но возможны случаи, когда действительная глубина окажется меньше отметки, показанной на карте. В Таблицах приливов на эти дни даются отрицательные высоты малых вод, которые и надо вычитать из отметок глубин на карте. В Таблицах приливов и на отечественных морских картах на иностранные воды сохраняются те же нули глубин, какие приняты на соответствующих иностранных картах. Вследствие этого Таблицы приливов могут быть использованы при работе с любыми иностранными картами. Основным навигационным пособием, содержащим предвычисленные уровни по Мировому океану, являются таблицы приливов. Различают таблицы приливов календарного типа, издаваемые ежегодно на календарные даты, и таблицы постоянного действия, рассчитанные на много лет. Предвычисленные уровни в таблицах приводятся для морей России относительно наинизшего теоретического уровня (НТУ), а по зарубежным водам относительно нулей глубин, какие приняты на иностранных картах |