ИДЕТ ЗАГРУЗКА подождите...

Глава X . ОСНОВЫ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ

§ 34. ВЕТЕР

Ветром называется перемещение воздуха в горизонтальном направлении. Направление ветра определяют относительно стран света по румбам согласно правилу: ветер дует в компас. Ветер, направление которого часто изменяется, называется неустойчивым. В речных условиях направление ветра нередко

определяют относительно течения реки. Ветер, дующий сверху вниз, называется верховым, снизу вверх — низовым. Само собой разумеется, что такое название ветра правильно только для определенного района реки. Направление ветра определяют по флагу, дыму, ряби и полосам пены на волнах, но не по направлению волн.

Скорость ветра выражается числом метров, которое проходит воздушная масса в одну секунду. Помимо скорости ветра в м/сек, скорость его измеряется еще и в баллах по 12-балльной системе, которая приводится в шкале для визуальной оценки силы ветра (см. табл. 2). Резкие изменения скорости ветра называют порывами ветра, а такой ветер — порывистым. Внезапное и сильное появление ветра или резкое изменение его по направлению с увеличением силы называется шквалом. Особенно опасен шквал с частыми изменениями направления и скорости ветра. Самым сильным моментом шквала является его начало, особенно это ощутимо после штиля.

Таблица 2

ШКАЛА ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ СИЛЫ ВЕТРА

Ветер, дующий перпендикулярно высоким причальным стенкам, высокому берегу, лесу и т. п., отражаясь, может менять направление на обратное, уменьшаться по силе, а подчас и совсем не ощущаться. Это явление заметно при входе в камеру шлюза, если вода в нем находится на уровне нижнего бьефа.

Рис. 78 Диаграмма розы ветров

Рис. 79. Элементы волны

В мелководных прибрежных районах от ветра возникает нагон или сток воды и там, где в тихую погоду глубины были больше, может оказаться очень мелко. Ветер вызывает разницу в уровне воды от одного до трех метров. Сильный ветер и волны срывают со своих мест средства навигационного оборудования.

При подготовке к плаванию судоводитель-любитель должен учитывать особенности ветров, возникающих в районе плавания. Эти сведения он может получить из лоций и руководств для мореплавания по специальным картам, называемым атласом ветров, где отмечены характерные для данного участка моря ветры. Для каждого участка моря и озера характерны свои ветры. Характер и направление ветров определяются на специальных картах ветровой диаграммой — розой ветров.

Данными для ее построения (рис. 78) служат многолетние наблюдения метеостанций, маяков, судов в море. Стрелка указывает направления ветра, оперение — его силу. Одно малое перо соответствует скорости ветра в 1—2 м/сек, одно большое — в 3—4 м/сек. Цифры на стрелке показывают количество ветров данного направления в процентах. Цифра в кружке означает число штилевых дней и дней со слабыми переменными ветрами. Розы ветров строятся для каждого месяца отдельно.

§ 35. ВОЛНОВОЙ РЕЖИМ

Волны, наблюдаемые на поверхности воды, делятся на три вида.

Ветровые волны, образующиеся в результате действия ветра.

Сейсмические волны, возникающие в океанах в результате землетрясения и достигающие у берегов высоты 10—30 м.

Сейши — волны, которые образуются в ограниченном бассейне, примыкающем к морю, в результате нарушения равновесия водной поверхности, вызванного сильным ветром или колебаниями почвы.

Для судовождения на реках и в прибрежных районах моря существенны только ветровые волны (волны трения).

Волны состоят из чередующихся между собой валов и впадин (рис. 79), где длина волны l , измеряемая в метрах, является расстоянием по горизонтали между соседними гребнями или подошвами волн; высота волны h — расстояние по вертикали от подошвы до гребня волны. Скорость волны, измеряемая в м/сек, — расстояние, которое проходят в единицу времени гребень или подошва волны в направлении ее движения.

Период волны — промежуток времени, за который последовательно проходят через одну и ту же точку два соседних гребня волн, измеряется в секундах. Угол склона или крутизна волны обозначается a . Фронт волны — линия, перпендикулярная направлению движения волны. Это направление, подобно курсу, определяется в румбах или градусах. Отношение высоты волны h к ее длине l также характеризует крутизну волн. Она меньше на морях и океанах и больше на водохранилищах и озерах.

Ветровые волны возникают с ветром, с прекращением ветра эти волны в виде мертвой зыби, постепенно затухая, продолжают двигаться в прежнем направлении.

Ветровое волнение зависит от величины водного пространства, открытого для разгона волны, скорости ветра и времени действия его в одном направлении, а также глубины. С уменьшением глубины волна становится крутой. Слабый ветер, дующий длительное время на большом водном пространстве, может вызвать волнение более значительное, чем сильный кратковременный ветер на малой водной поверхности. Высота волны связана со степенью волнения и определяется специальной шкалой волнений (см. табл. 3).

Ветровые волны несимметричны, наветренный склон их пологий, подветренный — крутой. Так как ветер на верхнюю часть волны действует сильнее, чем на нижнюю, гребень волны рассыпается, образуя «барашки».

Зыбь — волнение, продолжающееся после ветра уже затихшего, ослабевшего или изменившего направление. Волнение, распространяющееся по инерции при полном безветрии, называется мертвой зыбью.

Волны бывают правильные, когда их гребни ясно различимы, и неправильные, когда волны не имеют ясно выраженных гребней и образуются без всякой видимой закономерности. Гребни волн перпендикулярны направлению ветра в открытом море, озере, водохранилище, но у берега они принимают положение, параллельное береговой черте, набегая на берега.

Толчея — хаотическое нагромождение волн, образующихся при встрече прямых волн с отраженными. Опрокидывание гребня идущей волны на крутом берегу образует взбросы, имеющие большую разрушительную силу.

Набегание волн на отлогий берег с увеличением по высоте и крутизне и последующим опрокидыванием на берег называется прибоем. Над банками или рифами образуются буруны, служащие признаком подводной опасности.

Волны несколько успокаиваются от сильного дождя, от плавающих на поверхности воды водорослей, масла.

При обычных штормах длина большой морской волны бывает от 60 до 150 м, высота от 6 до 8 м с периодом в 6—10 сек. Крутизна волны достигает — . На водохранилищах и глубоких озерах крутизна волны равна — . Высота волны на водохранилище обычно достигает 2,5— 3,0 м, на озерах до 3,5 м. На реках и каналах высота волны обычно меньше — 0, 6 м, но иногда, особенно в период весенних вод, может достигать 1 м.

Таблица 3

шкала волнений

Максимальные высоты волн в океанах доходят до 20 м. На морях, озерах и водохранилищах* они различны, например: в Северном — 9, Средиземном — 8, Охотском — 7, на озерах Байкал и Ладожском — 6, Черном — 6 и Каспийском — 10, на Братском водохранилище — 4, 5 (в местах, где глубины 100 м), в Рыбинском водохранилище 2, 7, в Цимлянском — 4, 5, Куйбышевском — 3, в Белом море и Финском заливе — 2, 5 м; в низовьях Волги в шторм волны достигают высоты 1, 2 м.

Для ознакомления с ветровыми волнами на определенном участке водохранилища пользуются специальным атласом волновых явлений. Любитель по тем или иным причинам не всегда может пользоваться атласом. На рис. 80 приведен график определения высоты волны в зависимости от скорости ветра и длины ее разгона. График действителен только для пресноводных водоемов: водохранилищ, озер и рек. Рельефа дна и надводного рельефа берега график не учитывает, поэтому он дает небольшой процент погрешности.

Перед выходом в плавание на широкий участок водохранилища или реки нужно определить высоту волны на трассе, по которой судно должно следовать. Предположим, по сводке погоды, переданной по радио перед выходом в плавание, сообщалось, что ожидается облачность без осадков, ветер северовосточный, умеренный.

По карте водохранилища определяем место, район, курс, трассу и расстояние в километрах от северо-восточного берега, откуда дует ветер. Получили длину разгона волны 20 км. 20км.

Из шкалы для визуальной оценки силы ветра (табл. 3) определяем, что умеренный ветер может иметь скорость от 5, 3 до 7, 4 м/сек. На графике (рис. 85) берем кривую 7 м/сек, по которой находим, что при длине разгона в 20 км высота волны будет равна 0, 65 м.

В результате, сообразуясь с навигационными качествами судна и другими данными, можно решить, следует изменить курс или лучше вообще не выходить в плавание.

§ 36. ПРИЛИВЫ

Приливами называются периодические изменения уровня воды, сопровождающиеся приливо-отливными течениями, которые связаны с силами притяжения Луны и Солнца. Колебания уровня воды при приливах в некоторых открытых бассейнах бывают до 1 м, а в вершинах заливов до 10—14 м. Черное, Балтийское, Азовское моря приливов не имеют. После прохождения Луной меридиана данного места наблюдается наивысший уровень. Минимальный уровень воды бывает через 6 ч. 12 м. после прилива у открытых берегов. Высший уровень прилива называется полной водой, низший уровень отлива — малой водой, средний момент между ними — моментом средней воды, моментом смены течений.

Для определения уровня воды в районе плавания судоводитель может пользоваться пособиями и лоциями, а также специальными таблицами. Для определения действительной глубины моря в данной точке необходимо алгебраически суммировать значение глубины, указанной на карте, с глубиной, вычисленной по таблицам приливов. Приливы бывают полусуточные (две воды за сутки) и суточные (одна вода в сутки).

На характер приливо-отливных течений влияют рельеф дна и конфигурация береговой черты. При уменьшении глубины скорость приливной волны уменьшается на 30%, а высота ее увеличивается на 20%. Поэтому прилив, идущий в узкости или в устья некоторых рек, имеет вид вала высотой до двух метров Любитель может ознакомиться с характером местных приливов путем расспроса жителей и учесть это при плавании в устье реки, вершине залива, бухты, в узкости или на мелководье.

В приливных морях у пологих берегов и береговых отмелях даже при незначительной амплитуде приливов и отливов обсушиваются большие пространства, вследствие чего при невнимательности судно может обсохнуть даже вдали от берега. Также при стоянке у пристани на носовом конце при отливе судно может повиснуть, если не потравить вовремя конец. В прилив судно сможет планширем попасть под выступ пристани и накрениться или опрокинуться.

Самым важным для малого судна является ветровое течение. Через несколько часов после того как установится свежий ветер в 5—б баллов, на большом водоеме возникает течение, попутное ветру. После того как ветер прекратится, из бухт, заливов, устьев, в которые ветер нагнал воду, начинается обратный сток воды. Эти течения могут серьезно нарушить расчеты счисления пути.

Рис 80. График определения высоты волны

§ 37. ТЕЧЕНИЯ

Течения на море бывают постоянные, периодические и временные. Они возникают от действия ветров, разности атмосферного давления. Бывают также течения сгонно-нагонные, приливо-отливные, сезонные и постоянные (от геофизических причин). Кроме того, течения могут быть поверхностными, глубинными и придонными.

Рис. 81. Обозначение течений на картах и в атласах

На маломерное судно влияет одно суммарное течение, сложившееся в результате смешения различных течений. Сведения о таком течении судоводитель получает с навигационных карт, из лоций и пособий. Скорость течения измеряется в узлах или метрах в секунду, направление — в градусах или румбах по направлению перемещений воды. Справочные пособия, карты и атласы течений помещают сведения о течениях с определенными, не поддающимися учету допусками как по скорости, так и по направлению. Поэтому при плавании на течении судоводитель-любитель должен как можно чаще определять свое место путем береговых наблюдений, а по разности счислимого и обсервованного мест судна определять элементы течения, т. е. его направление и скорость.

На навигационных картах течение обозначается различного вида стрелками, характеризующими направление и характер течения. Цифра, стоящая около стрелки, показывает скорость течения (рис. 81).

§ 38. УЧЕТ И ПРЕДСКАЗАНИЕ ПОГОДЫ

1. Приборы

При плавании на море, озере, водохранилище или реке судоводитель должен учитывать такие гидрометеорологические факторы, как ветер, волнение, течение, осадки и температура воздуха. Во время плавания нужно вести наблюдение за погодой и на основании полученных данных уметь прогнозировать погоду на предстоящие сутки.

На маломерном судне при плавании его на море, озере, водохранилище можно иметь только термометр и барометр. Термометр служит для измерения температуры воздуха и воды (рис. 82), он должен постоянно находиться в теневой части судна. Желательно иметь барометр-анероид (рис. 83) — прибор для измерения давления воздуха, по изменению которого судят об изменении погоды. Если давление падает, следует ожидать ухудшения погоды, поднимается — погода улучшится.

Направление ветра определяют по компасу, а скорость ветра измеряется анемометром (рис. 84), который желательно иметь на судне любителя. Во время движения судна определяются направление и скорость кажущегося ветра. Истинное направление и скорость ветра можно найти графическим построением (рис. 90). Например, судно идет курсом 50 со скоростью 10 узлов или V K ==5 м/сек. Скорость кажущегося ветра V K Ж = 6м/сек, направление с юга на север. Нужно определить направление и скорость истинного ветра V И .

Порядок построения: 1) навстречу хода судна из центра координат откладывают скорость курсового ветра, численно равную скорости судна V K ; 2) также из центра координат откла дывают скорость и направление кажущегося ветра V кж = 6 м/сек; 3) соединив концы векторов V K и У КЖ, получают вектор скорости истинного ветра V И =4 м/сек.

Направление течения и скорость определяются по отклонениям обсервованного места от счислимого.

2. Определение погоды

Перед выходом в плавание судоводитель-любитель должен выяснить ожидаемое состояние погоды на время пути. Но особенно важно знать изменения погоды на ближайшие часы и сутки. Как уже говорилось, прогноз погоды на ближайшие сутки можно получить в порту отхода или воспользоваться передачами прогноза погоды по радио. Во время плавания судоводитель-любитель должен пользоваться прогнозами погоды, передаваемыми по радио, а также вывешиваемыми на сигнальных мачтах, установленных в портах, на маяках, постах наблюдения.

Метеорологическая сводка бытового назначения не всегда достаточна для судоводителя, так как она относится к крупным районам и не отражает незначительных изменений погоды близ места нахождения судна, а при плавании вдали от населенных пунктов да к тому же если на судне нет радио, метеосводки вообще неоткуда получить.

Заблаговременное знание состояния погоды и возможных ее изменений позволяет судоводителю использовать хорошую погоду и предупредить серьезные последствия в случае неблагоприятных гидрометеорологических условий. Плохая погода всегда была и будет врагом судоводителя, особенно в походе на маломерном судне.

Судоводитель обязан хорошо знать общие признаки изменения погоды, которые определяются анализом взаимодействия состояния гидрометеорологических факторов: атмосферного давления, водной поверхности, облачности, температуры воздуха, скорости и направления ветра, влажности воздуха и т. д., и уметь составить прогноз погоды по местным наблюдениям. Такой прогноз можно составить самому на ближайшие часы (до 12 часов). Приближенный прогноз можно составить на сутки.

Чтобы составить или проверить прогноз, нужно всего несколько минут, но эти минуты избавят судоводителя от возможных неприятностей в плавании. Нельзя доверять чистому небу, если прогноз свидетельствует о шторме. При наличии штормовых предупреждений не следует выходить в море, озеро или водохранилище.

При пользовании местными признаками надо иметь в виду, что один признак не всегда гарантирует осуществление прогноза. Чем больше признаков, дающих одинаковое указание на прогноз, тем больше уверенности в правильности прогноза.

Если признаки выражены нерезко и изменяются медленно, то погода будет изменяться медленно и наоборот.

Признаки устойчивости плохой погоды

1) Сильные дожди, идущие долгое время с небольшими перерывами, или беспрерывные продолжительные мелкие дожди;

2) после дождя пробиваются между облаками желтые лучи солнца;

3) днем быстро темнеет и все небо покрывается облаками;

4) в течение суток устойчиво с незначительными колебаниями держится низкое давление;

5) облачность, ветер, видимость и волнение существенно не меняются.

Признаки устойчивости хорошей погоды

1) Ясное, безоблачное небо голубого цвета в течение 10— 12 часов при отсутствии ветра;

2) атмосферное давление повышается медленно, долго и устойчиво (двое-трое суток) держится высоким;

3) в начале дня в низких местах (над рекой, водохранилищем, в ложбинах) появляется туман;

4) в начале дня появляются неподвижные перистые облака, которые исчезают к вечеру;

5) ясные, безоблачные ночи (летом);

6) резкое отличие температуры воздуха днем от температуры воздуха ночью (летом) — большой суточный ход температуры;

7) быстро темнеет после захода солнца;

8) движение перистых облаков с востока на запад;

9) солнце при заходе не меняет своей окраски, сохраняя беловато-желтый цвет;

10) отсутствие осадков;

11) над сушей наименьшая температура воздуха — перед восходом солнца, а наибольшая в 14—15 час.;

12) при заходе солнца на небе видны только розоватые перистые облака;

13) дым, идущий из трубы, поднимается вертикально вверх;

14) правильное изменение ветра в течение суток (почти полное отсутствие ветра ночью и усиление его к полудню);

15) небо безоблачное, и после захода солнца на горизонте видна светлая серебристая полоса;

16) на побережье моря регулярно дуют бризы;

17) на побережье образуется туман или дымка;

18) звезды мерцают зелеными оттенками;

19) деформация диска солнца и луны при восходе или заходе;

20) по утрам над морем наблюдаются миражи.

Признаки перемены погоды к ухудшению

1) Появление большого количества облаков различной формы, которые быстро движутся и могут совершенно закрыть горизонт;

2) долго не темнеет, т. е. продолжительные по времени сумерки;

3) температура воздуха повышается к концу дня;

4) быстрое движение перистых облаков по направлению с запада на восток;

5) небо имеет белесоватый цвет;

6) отсутствие росы ночью;

7) если стать лицом против ветра, то справа на горизонте будут видны облака;

8) волны двигаются не по направлению ветра;

9) небо с утра имеет красноватый цвет;

10) в дневное время появляется большое количество облаков различных цветов и оттенков;

11) дым, идущий из трубы, стелется горизонтально;

12) быстрое падение давления;

13) усиление ветра к вечеру;

14) иногда повышение температуры в ночное время;

15) день был безоблачный, к вечеру появляются облака и солнце заходит за тучу;

16) в начале или в середине дня пчелы роем летят в улей;

17) появление усиливающейся зыби;

18) звезды мерцают синими оттенками;

19) понижение давления;

20) рыба отсутствует у поверхности воды (опускается на глубину).

Признаки перемены погоды к улучшению

1) После пасмурной погоды температура воздуха в дневное время падает (особенно весной);

2) постепенное прояснение неба;

3) в течение дня идет сильный дождь, а к концу дня он слабеет;

4) повышение давления;

5) к концу дня небо делается светло-красным;

6) после захода солнца быстро темнеет;

7) во второй половине дня появляется радуга;

8) дым, идущий из трубы, поднимается вверх по вертикали;

9) если в начале дня идет сильный дождь, а ветер почти отсутствует, то к середине дня можно ожидать хорошей погоды;

10) поворот ветра по часовой стрелке;

11) ослабление помех при радиоприеме;

12) рыба находится близко от поверхности воды.

Признаки, предвещающие штормовую погоду

1) Ветер становится неустойчивым;

2) резко падает давление;

3) морские птицы держатся берега;

4) появляются перистые облака.

Признаки, предвещающие приближение шквала

Признаки приближения шквала — внезапного сильного увеличения скорости ветра и мгновенных изменений его направления — особенно важно знать судоводителю. Наиболее подходящее время для возникновения шквалов — теплая дневная погода. Признаки, предвещающие приближение шквала, следующие:

1) на непродолжительное время совершенно стихает ветер;

2) на горизонте видна низкая, быстро движущаяся черная туча в виде вала или медленно движущаяся черная туча с очень резко очерченным контуром. В последнем случае шквал будет сопровождаться дождем или градом;

3) на поверхности воды видны быстро приближающиеся темные полосы ряби с белыми «барашками»;

4) на горизонте появляется пелена пыли;

5) вслед за дождем сразу же начинает дуть свежий ветер;

6) резкий шум и свист;

7) иногда перед шквалом бывает сильная гроза.