Метеословарь — глоссарий метеорологических терминов

Для изолиний метеорологических элементов применяются названия:
• Изобары – линии равных значений атмосферногодавления,
• Изогипсы – линии равных значений геопотенциала или равных высот изобарической поверхности,
• Изотермы – линии равных значений температуры,
• Изогеотермы – линии равных значений температуры почвы,
• Изобронты – линии равных значений годового числа гроз,
• Изогоны – линии равных значений направления ветра,
• Изовелы или изотахи – линии равных значений скорости ветра,
• Изограммы – линии равных значений удельной влажности,
• Изовапоры – линии равных значений упругости водяного пара,
• Изогиеты – линии равных значений суточных сумм осадков,
• Изонефы – линии равных значений количества облаков,
• Изогелии – линии равных значений продолжительности солнечного сияния,
• Изотенденции – линии равных значений барической тенденции,
• Изохроны – линии, соединяющие на карте точки с одновременным наступлением определённого явления (например, прохождения атмосферного фронта) или определённого значения какого-либо элемента – и т.д.

Множество изолиний на карте образуют поле данной метеорологической величины, например, поле давления, поле температуры и др.

Отложение льда на ветвях деревьев, проводах и т.п. при тумане в результате сублимации водяного пара — кристаллическая изморозь. При намерзании капель переохлажденного тумана — зернистая изморозь.

Изморозь

Кристаллическая изморозь состоит из кристалликов льда, нарастающих главным образом на наветренной стороне при слабом ветре и температуре воздуха ниже -15°C. Она легко осыпается при встряхивании. Длина кристалликов обычно не превышает 1 см, но может достигать и нескольких сантиметров. Зернистая изморозь — снеговидный, рыхлый лед, нарастающий с наветренной стороны предметов в туманную, преимущественно ветреную погоду, особенно в горах.

Барическое поле на уровне моря принято изображать с помощью линий равного давления — изобар. Для этого наносят на географическую карту величины атмосферного давления, измеренные в один и тот же момент на уровне моря или приведенные к этому уровню, соединяют точки с одинаковым давлением изобарами.

Каждая изобара является следствием пересечения какой-то изобарической поверхности с уровнем моря и в пределах земного шара является замкнутой. На карте, охватывающей тот или иной географический район, можно для любого момента времени провести целое семейство изобар. Проводят их обычно так, что каждая изобара отличается по величине давления от соседних изобар на 5 гПа. Таким образом, изобары могут иметь, например, значения 990, 995, 1000, 1005, 1010 гПа и т. д.

Изобары можно построить не только для уровня моря, но и для любого вышележащего уровня. Однако в службе погоды составляют для свободной атмосферы не карты изобар, а описанные здесь карты барической топографии.

Изотермы — линии равной температуры воздуха, наглядно показывающие распределение температуры. Изотермы являются частным случаем изолиний (линий равной величины) метеорологических элементов.

Проводятся на дополнительных и специализированных картах – средних или максимальных температур воздуха, прогностических картах и картах АТ и ОТ (абсолютной и относительной топографии).

Читать еще: Изотерма 0°C.

Изотахи — линии равных значений скорости ветра.

Неизменность температуры воздуха с высотой в некотором слое атмосферы. Изотермия приближенно осуществляется в нижней стратосфере.
Иногда уточняют: вертикальная изотермия.

Средний по высоте и по времени вертикальный градиент в тропосфере составляет 0.6°/100 м., то есть температура падает с высотой на 0.6° на каждые 100 метров. Если в слое воздуха температура с высотой растет, то говорят, что наблюдается инверсия температуры.

С инверсиями температуры связаны определенные особенности на развитие атмосферных процессов. В частности, слои инверсии имеют наиболее устойчивую стратификацию и препятствуют развитию восходящих движений воздуха.

Инверсия характеризуется высотой нижней границы инверсионного слоя, вертикальной его мощностью и так называемой глубиной, т.е. разностью температур на верхней и нижней границах слоя.
Инверсии подразделяются на приземные и инверсии свободной атмосферы. Мощность инверсионных слоев изменяется от нескольких метров до 2-3 км, а глубина инверсий колеблется от 2 до 10°C.

Иней — тонкий неравномерный слой кристаллического льда, образующийся путем сублимации водяного пара из воздуха на поверхности почвы, травы, снежного покрова и на верхних поверхностях предметов в результате их радиационного охлаждения до отрицательных температур, более низких, чем температура воздуха.

Кристаллики инея при слабых морозах имеют форму шестиугольных призм, при умеренных — пластинок, при сильных — тупоконечных игл.
Наиболее благоприятными для образования инея являются ясные, тихие ночи и шероховатые поверхности, обладающих малой температуропроводностью.

Кi — индекс неустойчивости

Рассчет Ki основан на вертикальном градиенте температуры, влажности воздуха в нижней тропосфере, а также учитывает вертикальную протяженность влажного слоя воздуха. Ki характеризует степень конвективной неустойчивости воздушной массы, которая необходима для возникновения и развития гроз.
Формула: Ki=T850-T500+Td850-∆Td700.
В формуле: Ki — индекс неустойчивости (число Вайтинга), T850 — температура воздуха на изобарической поверхности 850 гПа, T500 — температура воздуха на 500 гПа, Td850 — температура точки росы на 850 гПа, ∆Td700 — дефицит точки росы (T-Td) на поверхности 700 гПа.

Ki лучше всего использовать в летний период для прогнозирования внутримассовых гроз. Пороговые значения в таблице могут изменяться в зависимости от сезона, географии и синоптической ситуации.

Вероятность гроз, рассчитанных по методу Вайтинга. В настоящее время применяется на POGODA.BY.

VT — Vertical Totals индекс

Формула: VT = T850 - T500, где T850 — температура воздуха на изобарической поверхности 850 гПа, T500 — температура воздуха на 500 гПа.

Если VT > 28, следовательно тропосфера обладает высоким потенциалом конвективной неустойчивости, достаточным для образования гроз.

CT — Сross Totals индекс

Формула: CT = Td850 - T500, где Td850 — температура точки росы на 850 гПа, T500 — температура воздуха на 500 гПа.

При СT < 18 — Тропосфера обладает низким потенциалом конвективной неустойчивости, который недостаточен для грозовой деятельности.
CT 18 - 19 — Умеренная неустойчивость. Слабая грозовая деятельность.
CT 20 - 21 — Высокая неустойчивость. Грозы.
CT 22 - 23 — Энергия неустойчивости при которой возможны сильные грозы.
CT 24 - 25 — Высокая энергия неустойчивости. Сильные грозы.
СT> 25 — Очень высокая энергия неустойчивости. Очень сильные грозы.

TT — Total Totals индекс

Формула: TT = VT + CT, Miller (1972); где CT — Сross Totals индекс, VT — Vertical Totals индекс.

При TT < 44 — Грозовая деятельность не возможна.
TT 44 - 45 — Отдельная гроза или несколько гроз.
TT 46 - 47 — Рассеянные грозовые очаги.
TT 48 - 49 — Значительные количество гроз, отдельные из которых сильные.
TT 50 - 51 — Рассеянные сильные грозовые очаги, отдельные очаги со смерчем.
TT 52 - 55 — Значительное количество очагов сильных гроз, отдельные очаги со смерчем.
TT > 55 — Многочисленные сильные грозы с сильными смерчами.

SWEAT — Severe Weather ThrEAT индекс

SWEAT — индекс неустойчивости, разработанный в ВВС США. SWEAT — комплексный критерий для диагноза и прогноза опасных и стихийных явлений погоды, связанных с конвективной облачностью. SWEAT включает в себя индекс неустойчивости воздушной массы, скорость и сдвиг ветра.

Формула: SWEAT = 12⋅Td850 + 20⋅(TT- 49) + 3.888⋅F850 + 1.944⋅F500 + (125⋅[sin(D500 - D850)+0.2]).

В формуле Td850 — температура точки росы на 850 гПа, TT — Total Totals индекс, F850 — скорость ветра на 850 гПа, F500 — скорость ветра на 500 гПа, D500 и D850 — направление ветра на соответствующих поверхностях.

В формуле:
- Температура воздуха дана в градусах Цельсия;
- Скорость ветра — в м/с;
- Направление ветра — в градусах;
- Второй член уравнения установить в 0, если TT ≤ 49;
- Последнее слагаемое в формуле будет равно нулю, если не выполняется любое из следующих условий:
   - D850 в диапазоне от 130 до 250 градусов;
   - D500 в диапазоне от 210 до 310 градусов;
   - Разность в направлении ветра (D500 - D850) положительна;
   - F850 и F500 скорости ветра ≤ 7 м/с.

SWEAT < 250 — нет условий для возникновения сильных гроз;
SWEAT 250-350 — есть условия для сильных гроз, града и шквалов;
SWEAT 350-500 — есть условия для очень сильных гроз, крупного града, сильных шквалов, смерчей;
SWEAT ≥ 500 — условия для очень сильных гроз, крупного града, сильных шквалов, сильных смерчей.

Li — Lifted index

Li — Разница температур окружающего воздуха и некоторого единичного объёма, поднявшегося [адиабатически] от поверхности земли (или с заданного уровня) до уровня 500 гПа. Li рассчитывается с учётом вовлечения окружающего воздуха.

Li — характеризует термическую стратификацию атмосферы по отношению к вертикальным перемещениям воздуха. Если значения Li положительные, то атмосфера (в соответствующем слое) устойчива. Если значения Li отрицательные — атмосфера неустойчива.

Li ≥ 6 — Глубокая инверсия. Атмосфера очень устойчива. Развиты нисходящие движения воздуха.
1 ≤ Li ≤ 5 — Устойчивое состояние атмосферы. Кучевая облачность хорошей погоды.
0 ≥ Li ≥ -2 — Небольшая неустойчивость. Конвективная оьлачность с ливнями, при интенсивном дневном прогреве или в зоне атмосферного фронта — с грозами и градом.
-3 ≥ Li ≥ -5 — Умеренная неустойчивость. Сильные грозы.
Li ≤ -6 — Высокая неустойчивость. Очень сильные грозы.

Ti — Thompson index

Формула: Ti = Ki- Li. Ki — К-индекс (число Вайтинга), Li — Lifted index.

Ti < 25 — Без гроз.
TI 25 - 34 — Возможны грозы.
TI 35 - 39 — Грозы, местами сильные.
TI ≥ 40 — Сильные грозы.

CAPE — Convective Available Potential Energy

CAPE — Потенциальная энергия конвективной неустойчивости, которая напрямую связана вертикальной скоростью восходящих потоков. Более высокие значения энергии неустойчивости указывают на более интенсивную конвекцию в облаке, т.е. на более опасные явления погоды.

На аэрологической диаграмме (см. рисунок), запасы энергии неустойчивости представляют собой области, заключенные между кривыми стратификации и состояния. Кривая стратификации — красная линия на диаграмме, которая показывает распределение температуры воздуха с высотой. Кривая состояния — синяя линия на диаграмме, характеризует изменения температуры в адиабатически поднимающейся частице воздуха.

Взаимное положение кривых стратификации и состояния позволяет судить об энергии неустойчивости. Область на аэрологической диаграмме с положительной энергией неустойчивости заштрихована красным цветом. Эта область на диаграмме, между нижней и верхней границей конвекции, называется также конвективно-неустойчивым слоем — КНС.

Общий запас энергии неустойчивости в атмосфере CAPE находится как алгебраическая сумма энергий неустойчивости отдельных слоёв E_i.

E_i — это работа, совершаемая силой плавучести при адиабатическом подъеме единичной массы воздуха от нижней границы слоя z₀ до верхней z₁.

E_i= g⋅_z0∫^z1(T_i – T_е)dz/p^0.286, [Дж/кг]. T_i — температура частицы воздуха, T_е — температура окружающего воздуха, g — ускорение свободного падения.

Интенсивность конвективных явлений по CAPE

400-1000 Дж/кг — небольшая неустойчивость (Cu, Cb, слабые ливневые осадки);
1000-2500 Дж/кг — умеренная неустойчивость (Cb с ливнями, грозы);
2500-3500 Дж/кг — сильная неустойчивость (грозы, местами сильные);
≥ 3500 Дж/кг — очень сильная неустойчивость (сильные и очень сильные грозы, смерчи).

СIN — Convective INhibition

СIN — количество энергии, необходимой частице воздуха для преодоления в нижней тропосфере задерживающего слоя. В этом слое перемещение воздушных частиц по вертикали вверх затруднено или полностью исключено. В частности, слои инверсии температуры воздуха имеют наиболее устойчивую стратификацию и препятствуют развитию восходящих движений воздуха. На аэрологической диаграмме (см. рисунок) CIN — область от поверхности земли до нижней границы КНС. Значение CIN больше 200 Дж/кг достаточно для предотвращения конвекции в атмосфере. Энергию CIN принято записывать отрицательными числами.

К разрушению задерживающего слоя приводят:
- интенсивный дневной прогрев;
- увлажнение пограничного слоя атмосферы (адвекция влажного воздуха или испарение с местных источников влаги);
- подъем воздуха синоптического масштаба.

Прогнозы индексов неустойчивости: модель UKMET. Индексы неустойчивости, CIN, CAPE, Li прогноз GFS.

Индексы неустойчивости: калькулятор, карты.
Учебное пособие по CAPE, CIN и Lifted index.
Торнадо по шкале Фуджиты. Скорость ветра и характеристики разрушений.