Справочник яхтсмена.

Понятие погоды.

 

Источник: "Справочник яхтсмена".
Автор: Боб Бонд.

 

Из всех видов спорта парусный в наибольшей степени зависит от погодных условий. Без воды и ветра не было бы парусного спорта, и именно их взаимодействие делает его столь увлекательным.
Некоторые яхтсмены воспринимают погоду как нечто само собой разумеющееся и, получив метеорологическую сводку, не задаются вопросом о возможном изменении погоды. Как правило, яхтсмены, живущие вдали от моря, считают, что изучение изменений погоды не имеет особого смысла, и в этом они абсолютно не правы. Каждый, кто регулярно участвует в соревнованиях, знает, что успех гонки во многом зависит от ее тактики. Когда такой яхтсмен узнает прогноз, он начинает размышлять, как погодные условия могут повлиять на ход гонки. Хотя окончательно все будет спланировано в день соревнований, ближе к началу старта, общую стратегию яхтсмен определяет заранее, лишь уточняя детали непосредственно перед стартом.

Для экипажа крейсерской яхты прибрежного или дальнего плавания жизненно необходимы метеорологические сведения. Даже если яхта не покидает прибрежных вод, яхтсмен может столкнуться со значительными изменениями метеоусловий, поэтому всегда важно знать, как будет развиваться погода в течение дня: например, когда ожидать морской бриз или когда может опуститься туман. Знание основ метеорологии поможет понять обстановку. Например, прогноз о падении давления свидетельствует, что ветер изменит направление и усилится. Всем, участвующим в это время в гонках, представление о характере изменения ветра после прохождения циклона принесет пользу.
Как правило, яхтсменам не хватает времени и терпения для приобретения детальных знаний по метеорологии, но понимание ее основ поможет сделать плавание более безопасным. Большинство яхтсменов затрачивают много времени на настройку яхты, покупку дорогостоящих приспособлений для улучшения ее качеств и очень мало времени уделяют изучению характера ветров и погодных условий, а эти знания могут очень пригодиться в плавании.

ДНЕВНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОГОДЫ.

Выйдя в море под парусами, вы, скорее всего, столкнетесь с различными погодными условиями в зависимости от времени суток. Ранним утром может быть совершенно ясное небо и легкий ветер, но после восхода солнца возможно появление кучевых облаков (1). Одновременно усилится и немного изменит направление ветер. К полудню кучевые облака могут стать крупнее (2), а иногда они становятся настолько большими, что начинается ливень или даже гроза. Дождевые облака обычно имеют большие закругленные вершины и тяжелые темные основания (3). Грозы случаются нечасто, в основном во второй половине дня или вечером, и большинство облаков редко вырастают до таких больших размеров, как показано на рисунке (4). Наиболее сильный ветер поднимается днем, но вечером, при ясном небе (5), ветер ослабевает и становится менее порывистым, а за ночь он может упасть почти, до штиля. Когда это случается, при рваных облаках могут образоваться полосы тумана (6).
Подобные изменения направления ветра, формы облаков и температуры называют суточными изменениями. Их основные составляющие показаны на схеме возникновения и разрушения, инверсии. Солнце в большей степени нагревает землю и в меньшей - воду, так как поверхность воды отражает значительную часть солнечного излучения. Поднимающееся с поверхности земли тепло нагревает воздух и образуются конвекционные потоки - восходящие и нисходящие течения, вызванные подъемом теплого воздуха, охлаждением и последующим опусканием его. Состояние атмосферы считают нормальным, когда температура воздуха падает с ростом высоты. Чем выше, тем ветер становится сильнее, так как уменьшаются силы трения о поверхность земли.

Усиление ветра в дневное время объясняется тем, что под действием нисходящих течений холодные потоки воздуха опускаются из верхних слоев атмосферы. Во второй половине дня температура поверхности земли понижается, конвекционные течения замедляются и ветер ослабевает. Возникновение легких ночных ветров имеет аналогичное объяснение: холодный воздух вблизи поверхности земли вытесняет более теплый воздух вверх. Это явление, прямо противоположное нормальному (когда слои воздуха с более низкой температурой должны быть выше), называют инверсией. Инверсионный слой не позволяет соединяться ветрам верхнего и нижнего слоев, и, следовательно, ветер приземного слоя, сталкиваясь с препятствиями на поверхности, теряет свою скорость. Самой низкой скорость ветра будет на закате, когда ложатся полосы тумана и температура понижается. До полного восхода солнца земля будет остывать, но затем возникнут конвекционные потоки, и дневной цикл повторится. Различные изменения погоды могут расстроить эту модель, которая характерна для устойчивой погоды.

1. Небольшое кучевое облако предвещает хорошую погоду, которая будет продолжительной. При невысоких облаках такого типа можно ожидать переменного ветра.	2. Когда кучевые облака значительно увеличатся, может пойти дождь. Если скругленные вершины поднимаются вверх, ливни будут сопровождаться сильными ветрами.	3. Когда грозовое облако вырастает среди небольших кучевых облаков, возможны сильные ливни, снег или шквал, а также грозы.
4. Грозовое облако, которое вызвало грозу. Возможен очень сильный ветер с переходом в штормовой и быстрое падение температуры.	5. Чистое небо на закате можно наблюдать в случае, когда конвекционное облако, сформировавшееся в течении дня, исчезнет или когда, как на рисунке, фронт проходит стороной.	6. Прибрежные районы покрыты туманом. Формирование обширных областей тумана происходит, когда теплый и влажный воздух находится над более холодной поверхностью воды. Туман подобного типа может не рассеяться даже после восхода солнца, как это обычно происходит с туманом над сушей.
7. Перистое облако состоит из кристаллов льда и часто служит первым признаком предстоящего падения давления.	8. Если вслед за перистыми облаками появляются перисто-слоистые, значит, надвигается плохая погода.	9. Просветы в высокослоистом облаке свидетельствуют, что надвигающаяся погода не будет слишком плохой.
10. Высокослоистые облака, закрывающие все небо, обычно предшествуют дождю.	11. Слоисто-дождевые облака обычно расположены низко и состоят из нескольких слоев.	12. Слоистые, наиболее низкие из всех, облака появляются вместе с теплыми влажными воздушными потоками и могут туманом ложиться на побережье и холмы.

КАК РАЗВИВАЕТСЯ ПОГОДА.

Прежде, чем делать предположения относительно ожидаемой погоды, необходимо изучить, как развиваются различные модели погоды.
Насыщенность воздуха водяными парами зависит от температуры: теплый воздух содержит больше влаги, чем холодный. При охлаждении воздуха пар конденсируется, образуются водяные капельки, которые собираются в облака.
Охлаждение воздуха происходит двумя путями. Первый - теплый воздух поднимается вверх, расширяется и отдает тепло массам холодного воздуха. Другой - теплый воздух может войти в контакт с чем-либо более холодным, например с поверхностью земли, в результате образуется туман. Подъем теплого воздуха вверх может быть трех видов: медленный подъем теплого воздуха над холодным (происходит вдоль фронтов); быстрый подъем воздуха в конвекционных потоках; подъем воздуха по склонам холмов или гор.

Облака образуются главным образом в тропосфере; в зависимости от высоты различают три слоя облаков: нижний ярус - до 2 км над поверхностью земли - состоит из кучевых и слоистых облаков; средний ярус - от 2 до 8 км - высококучевые и высокослоистые облака; верхний - от 8 до 15 км - перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые. Знание формирований облаков различных типов важно для прогнозирования погоды.
Не из всех типов облаков выпадают осадки: низкое облако, которое кажется тонким, дождя не предвещает, из тяжелого облака, поднимающегося высоко и содержащего мельчайшие капли и кристаллы льда, дождь выпадает сильный.
Количество водяного пара в воздухе (соответственно размер и тип облака) в значительной степени зависит от пути, который прошли воздушные массы. Воздух, прошедший над океаном, содержит много влаги, а воздушные массы, сформировавшиеся над сушей, будут сравнительно сухими.

Хотя движение воздуха воспринимается как ветер, дующий над морем, оно захватывает и верхние слои высотой 16 км и более. Вся эта масса может быть теплой или холодной, влажной или сухой. Холодный воздух более плотный (относительно среднего значения), в то время как теплый воздух имеет меньшую плотность. Поэтому столб холодного воздуха весит больше, чем столб равного объема теплого воздуха. Вес столба воздуха, распределенного на единице площади, называют давлением: плотный холодный воздух в приземном слое создает высокое давление, а более теплый и менее плотный воздух - низкое давление. Характер образования теплых и холодных масс воздуха не всегда одинаков. Они изначально возникают в экваториальной и полярных областях, где получают соответственно самое большое и самое малое количество тепла. Разница в давлении между воздушными массами заставляет их двигаться из области высокого давления к области низкого. И хотя теоретически воздушные массы должны двигаться строго прямо, вращение Земли смещает траекторию их движения вправо в Северном полушарии и влево в Южном. На экваторе воздушные массы двигаются прямо от области высокого давления к области низкого. Движения масс воздуха, которые воспринимаются как ветер, также далеки от постоянства и образуют потоки, схематично показанные на рисунке.

На диаграмме справа показаны три стадии циклона. Сечение верхней схемы по штриховой линии дано внизу. Цифры относятся к приведеным выше фотографиям.

Тип погоды в значительной степени зависит от района, где сформировалось воздушное течение. Воздушная масса высокого давления из зоны субтропиков, двигаясь в направлений полюсов, постепенно охлаждается, и водяной пар, содержащийся в ней, образует низкое облако, часто закрывающее большую часть неба. Как крайний случай, облако образуется на уровне моря и дает широкую полосу тумана. Такое воздушное течение называют устойчивым. С другой стороны, воздушные массы высокого давления, движущиеся от полюсов в более теплые районы, образуют холодное воздушное течение, слои которого становятся тем теплее, чем они ближе к поверхности земли. Это неустойчивое воздушное течение. В теплых слоях воздуха в нисходящем течении возникают конвекционные потоки и, следовательно, образуются кучевые облака. Очевидно, существуют периоды, когда теплый и холодный потоки, встречаясь, формируют ярко выраженную пограничную зону - своего рода поле боя, на котором в результате противостояния воздушных потоков складывается сложная погодная обстановка.
Линию, или границу, где встречаются холодные и теплые массы, называют фронтом окклюзии. Иногда клин теплого воздуха внедряется в массу холодного. Потоки холодного воздуха, циркулирующие вокруг клина, искажаются, размеры их увеличиваются, пока не приобретут форму волны (см. стадию диаграммы). Именно эта волна теплого воздуха более низкого давления, чем окружающий холодный воздух, формирует то, что называют циклоном. Из-за западного потока ветров, движущихся с высокой скоростью, циклоны, сформировавшиеся в Северной Атлантике, перемещаются в восточном или северо-восточном направлении.
На рисунке показаны три стадии жизненного цикла циклона. На второй стадии ядро хорошо развито и клин теплого воздуха, называемый теплым сектором, зажат холодным воздухом и спереди, и сзади. Ведущую кромку массы теплого воздуха, называют теплым фронтом, а заднюю кромку - холодным фронтом. В третьей, заключительной, стадии циклона холодный фронт сталкивается с теплым и в результате ядро теплого воздуха сжимается у поверхности земли, что говорит о разрушении циклона.

Формирование инверсии. Ночью холодный воздух вытесняет вверх более теплый. Между потоками теплого и холодного воздуха образуется инверсионный слой.

Разрушение инверсии. Солнечные лучи вызывают мощные конвекционные потоки теплого воздуха, которые прорываются через инверсионный слой, и ветер становится переменным.

Как поднимается воздух. Менее плотный теплый воздух поднимается над массой более плотного и холодного воздуха.	Воздух, получивший тепло от нагретой поверхности суши, поднимается, охлаждается и снова опускается.	Воздух поднимается над такими препятствиями, как холм или гора.

Преобладающие ветры.
Участки суши и различные системы давления вызывают изменения основных направлений ветров по всей Земле. Голубыми стрелками показаны потоки теплого воздуха, черными - холодного.

ИЗМЕНЕНИЯ ПОГОДЫ.

Снимок системы облаков, сделанный со спутника 14 августа 1979 г. В этот день жестокий шторм обрушился на яхты, участвовавшие в Фастнетской гонке. Длинная полоса облака соответствует холодному фронту, идущему от центра циклона.

В умеренных широтах, как правило, основным изменениям погоды предшествует ряд понижений давления с вклинивающимися между ними областями высокого давления. Понижение давления имеет для яхтсменов большое значение: при резком падении давления ветер обычно усиливается до штормового и даже при небольшом перепаде давлений меняет свое направление.
Области высокого давления, или антициклоны, - это области, где холодный плотный воздух опускается и становится теплее. Обычно они гораздо стабильнее, чем области низкого давления, и летом несут с собой долгие периоды теплой сухой погоды. В таких областях образуются небольшие облака, обычно достаточно высоко, но облака могут быть и низкими, особенно над морем. Ветры, дующие в областях высокого давления, довольно слабы. На ход метеоэлементов высокого давления может влиять рельеф берега, если ветер дует на холмистый берег, или морские бризы, сила и направление которых меняются в течение суток.

Низкое давление (циклоны).
На предыдущем рисунке было показано, как вначале возникает область низкого давления, а затем из небольшого клина в полярном фронте развивается настоящий циклон. Ясно, что погода, которую видит и ощущает наблюдатель, зависит от его положения относительно центра низкого давления. Чем ближе к центру, тем более суровой, вероятнее всего, будет погода.
Рассмотрим типичный циклон, проходящий несколько к северу от наблюдателя. Первые признаки - падение давления (которое зафиксирует барометр яхты) и появление тонкого высокого перистого облака. Чем больше скорость перистого облака и его плотность, тем ниже давление и тем более вероятно, что подует штормовой ветер. Подобные тонкие высокие облака предупреждают яхтсмена о надвигающемся шторме за 12-24 ч в зависимости от того, насколько быстро перемещается циклон.

Направление движения воздушных масс низкого давления.	Скорость ветра на высоте 670 м.
Система низкого давления в Северном и Южном полушариях. Голубые линии (изобары) соединяют точки равного давления и указывают направление ветра.

Перистое облако постепенно становится толще и превращается в пенисто-слоистое, которое закрывает небо на большой высоте. У Солнца или Луны появляется гало (светлые круги), давление падает и направление ветра меняется против часовой стрелки: так, западный ветер переменится на юго-западный или юго-юго-западный. При сильном падении давления перисто-слоистые облака становятся толще и быстро переходят в высокослоистые, но при умеренном изменении давления облака выглядят скорее, как на фотографии 3.
Постепенно облако становится толще и образуются слоисто-дождевые облака. Видимость ухудшается, основание облака опускается ниже и начинается сильный дождь. Давление продолжает падать, и ветер может отойти дальше к югу или даже перейти в юго-восточную четверть. По мере прохождения теплого фронта дождь превращается в изморось или прекращается совсем. Давление обычно стабилизируется, и ветер опять меняет свое направление ближе к западу. Яхтсмен, находящийся достаточно далеко от центра циклона, может увидеть, как облако распадается.

Холодные фронты.
С приближением холодного фронта (который следует за теплыми воздушными массами) давление может начать снова падать (так как область пониженного давления - "впадина" - часто предшествует фронту) и ветер опять повернет немного к югу. Однако видимых признаков приближающегося холодного фронта будет очень мало, так как яхта все еще будет находиться в секторе теплого воздуха.

Карта погоды, показывающая циклон над Шотландией в полдень 14 августа 1979 г. Близкие изобары над Ирландским морем указывают на сильные ветры, которые временами достигали 30м/с.

Когда холодный фронт действительно придет, он может распространяться очень быстро.
Дополнительная энергия холодного фронта изменяет направление ветра, так как холодный воздух устремляется вниз под теплый, заставляя его быстро подниматься. Это вызывает сильные ливни и сопровождается порывами ветра и шквалами. Конвекция теплого воздуха служит причиной формирования больших кучевых облаков - ливневых облаков. Характерная особенность облаков холодного фронта заключается в том, что они идут в направлении, обратном по отношению к облакам теплого фронта, но распознать их достаточно сложно, так как сам фронт обычно проходит в два раза быстрее.
По мере прохождения холодного фронта направление ветра обычно меняется по часовой стрелке, часто в сторону северо-запада, и давление начинает подниматься. Облака рассеиваются, видимость быстро улучшается. Прохождение холодного фронта ближе к ночи дает картину, аналогичную показанной на рисунке 5, что подтверждает старую пословицу "Если солнце красно к вечеру - моряку бояться нечего". Высокое облако, исчезающее с наступлением ночи, почти всегда предвещает прекрасную погоду, в то время как высокие облака, появляющиеся на заре с востока, из-за чего небо становится "красно поутру", являются обычно предшественниками теплого фронта и связанного с ним понижения давления - "Если красно поутру - моряку не по нутру".
В зависимости от местонахождения яхты относительно области низкого давления возможны различные варианты изменения погоды и силы ветра. Если циклон очень активен, ветер смещается и перепад давления увеличивается. Скорость распространения области низкого давления может достигать 30 м/с. Облака будут опережать теплый фронт на 960 км, а выпадение дождей - на 160 км.
Мощный циклон может вызвать в море шторм с сильными ветрами и большими волнами. Признаки, предвещающие такую ситуацию, - это быстрое падение давления (по барометру) и приближение тонкого высокого облака. Кроме того, штормовые предупреждения передают по радио, и большинство яхт, находящихся в прибрежных водах, могут укрыться в гавани до начала шторма. Более подробно о различных видах шторма и о прогнозировании погоды рассказано ниже. Если прогноз капитана окажется неправильным и яхту захватит шторм, вы будете вынуждены штормовать в открытом море.

 

Следующая глава.

Содержание.