Карта погоды - Weather map

Анализ приземной погоды для Соединенные Штаты 21 октября 2006 г.

А карта погоды, также известный как синоптическая карта погоды, отображает различные метеорологический особенности в определенной области в определенный момент времени и различные символы которые все имеют определенное значение.[1] Такие карты используются с середины 19 века и используются для исследований и прогноз погоды целей. Карты с использованием изотермы показать градиенты температуры,[2] что может помочь найти погодные фронты. Изотах карты, анализируя линии равных ветер скорость,[3] на поверхности постоянного давления 300 или 250гПа показать, где струйный поток расположен. Использование графиков постоянного давления на уровне 700 и 500 гПа может указать тропический циклон движение. Двумерный рационализирует на основе скорости ветра на разных уровнях показывают области конвергенции и расхождение в поле ветра, которые полезны для определения местоположения объектов в ветровой диаграмме. Популярным типом карты погоды на поверхности является анализ приземной погоды, который строит изобары изобразить области высокое давление и низкое давление. Коды облаков переводятся в символы и наносятся на эти карты вместе с другими метеорологическими данными, которые включаются в синоптические отчеты, отправляемые профессионально подготовленными наблюдателями.

История

сэр Фрэнсис Гальтон, изобретатель карты погоды

Использование карт погоды в современном понимании началось в середине 19 века с целью разработки теории штормовых систем.[4] Вовремя Крымская война шторм опустошил французский флот на Балаклава, и французский ученый Урбен Леверье смог показать, что если бы была выпущена хронологическая карта шторма, флот мог бы предсказать его путь и избежать его.

В Англия, ученый Фрэнсис Гальтон слышали об этой работе, а также о новаторских прогнозах погоды Роберт Фицрой. Собрав информацию с метеостанций по всей стране за октябрь 1861 года, он нанес эти данные на карту, используя свою собственную систему символов, тем самым создав первую в мире карту погоды. Он использовал свою карту, чтобы доказать, что воздух циркулирует по часовой стрелке вокруг областей высокого давления; он ввел термин «антициклон» для описания этого явления. Он также сыграл важную роль в публикации первой карты погоды в газета, для которого он модифицировал пантограф (инструмент для копирования рисунков) для нанесения карты на печатные блоки. Времена начали печатать карты погоды с использованием этих методов с данными из Метеорологическое бюро.[5]

Карта погоды США за 1843 год

Внедрение общегосударственных карт погоды потребовало наличия национальных телеграф сетей, чтобы данные по всей стране могли собираться в режиме реального времени и оставаться актуальными для любого анализа. Первым подобным использованием телеграфа для сбора данных о погоде было Manchester Examiner газета 1847 г .:[6]

... заставили нас спросить, простирался ли еще электрический телеграф достаточно далеко от Манчестера для получения информации из восточных округов ... запросы были сделаны в следующих местах; и гипотеза была возвращена, которую мы добавляем ...

Также было важно, чтобы время было стандартизированный через часовые пояса так что информация на карте должна точно отображать погоду в данный момент времени. Стандартизированная система времени была впервые использована для координации британской железнодорожной сети в 1847 году, с открытием Время по Гринвичу.

В США Смитсоновский институт в период с 1840-х по 1860-е годы разработала свою сеть наблюдателей на большей части центральной и восточной части США. Джозеф Генри взял штурвал.[7] В Корпус связи армии США унаследовал эту сеть между 1870 и 1874 годами по решению Конгресса и вскоре расширил ее до западного побережья. Сначала использовались не все данные на карте из-за отсутствия временной стандартизации. Соединенные Штаты полностью приняли часовые пояса в 1905 г., когда Детройт наконец установил стандартное время.[8][9]

20 век

Световые столы были важны для построения анализов погоды на поверхности в 1990-е годы.

Использование фронтальных зон на погодных картах началось в 1910-х гг. Норвегия. Теория полярного фронта приписывается Якоб Бьеркнес, полученных из прибрежной сети наблюдательных пунктов в Норвегия в течение Первая Мировая Война. Эта теория предполагала, что основной приток в циклон был сосредоточен вдоль двух линии схождения, один впереди минимума, а другой позади минимума. Линия конвергенции перед минимумом стала известна как линия рулевого управления или теплый фронт. Зона конвергенции трейлинга получила название линия шквала или холодный фронт. Области облаков и осадки оказались сфокусированными вдоль этих зон конвергенции. Концепция фронтальных зон привела к концепции воздушные массы. Природа трехмерной структуры циклона потребует развития аэрологической сети в 1940-х годах.[10] Так как передняя кромка воздушной массы меняет подобие канала ствола на военные фронты из Первая Мировая Война для обозначения этих линий вошел термин "перед".[11]Соединенные Штаты начали формально анализировать фронты анализа поверхности в конце 1942 года, когда в центре города открылся Центр анализа WBAN. Вашингтон, округ Колумбия.[12]

В дополнение к поверхностным картам погоды, агентства погоды начали составлять карты постоянного давления. В 1948 году Соединенные Штаты начали серию ежедневных карт погоды, в которых сначала анализировался уровень 700 гПа, что примерно на 3000 метров (9800 футов) выше уровень моря.[13] К 14 мая 1954 года анализировалась поверхность 500 гПа, что составляет около 5 520 метров (18 110 футов) над уровнем моря.[14] Попытки автоматизировать построение карт начались в США в 1969 году.[15] процесс завершился в 1970-х годах. Аналогичная инициатива была начата в Индии Индийский метеорологический департамент в 1969 г.[16] Гонконг завершили процесс автоматизированного построения карт поверхности к 1987 году.[17]

К 1999 году компьютерные системы и программное обеспечение, наконец, стали достаточно сложными, чтобы обеспечить возможность использовать на одной и той же рабочей станции спутниковые изображения, радиолокационные изображения и полученные из моделей поля, такие как толщина атмосферы и фронтогенез, в сочетании с наземными наблюдениями, чтобы добиться наилучших результатов. возможный анализ поверхности. В Соединенных Штатах это развитие было достигнуто, когда Интерграф рабочие станции были заменены на n-AWIPS рабочие станции.[18] К 2001 году различные анализы поверхности, выполненные Национальной метеорологической службой, были объединены в единый анализ поверхности, который выпускается каждые шесть часов и объединяет анализы четырех различных центров.[19] Последние достижения в обеих областях метеорология и географические информационные системы позволили разработать точно адаптированные продукты, которые перенесут нас с традиционной карты погоды в совершенно новое царство. Информацию о погоде можно быстро сопоставить с соответствующими географическими деталями. Например, условия обледенения могут быть нанесены на карту дорожной сети. Это, вероятно, продолжит приводить к изменениям в способах создания и отображения анализов поверхности в течение следующих нескольких лет.[20]

Построение данных

Основная статья: Модель станции
Низкая высота (Sc, St) и восходящая вертикаль (Cu, Cb)
Средняя высота (Ac, As) и восходящая вертикаль (Ns)
Высокий уровень (Ci, Cc, Cs)
Символы текущей погоды, используемые на погодных картах
Интерпретация шипа ветра

А модель станции символическая иллюстрация, показывающая Погода происходящие в данный репортажная станция. Метеорологи создали модель станции, чтобы нанести ряд погодных элементов на небольшом пространстве на погодные карты. Карты, заполненные плотными графиками моделей станций, могут быть трудными для чтения, но они позволяют метеорологам, пилотам и морякам видеть важные погодные условия. Компьютер рисует модель станции для каждой точки наблюдения. Модель станции в основном используется на наземных картах погоды, но также может использоваться для отображения погоды на высоте. Завершенная карта модели станции позволяет пользователям анализировать модели атмосферного давления, температуры, ветра, облачности и осадков.[21]

Графики моделей станций используют международно признанное соглашение о кодировании, которое мало изменилось с 1 августа 1941 года. Элементы на графике показывают ключевые погодные элементы, включая температура, точка росы, ветер, облачность, атмосферное давление, тенденция давления и осадки.[22][23] Ветры имеют стандартные обозначения при нанесении на погодные карты. Более века назад ветер изображался в виде стрелок, причем перья только на одной стороне отображали пять узлов ветра, а перья с обеих сторон отображали скорость ветра 10 узлов (19 км / ч). Обозначение изменилось на половину стрелки: половина ветрового зубца указывает на пять узлов, полный зубец - на десять узлов, а вымпел - на пятьдесят узлов.

Из-за структуры кода SYNOP для каждой станции, отображающей метеорологическую карту, можно нанести максимум три символа облаков. Все типы облаков кодируются и передаются обученными наблюдателями, а затем наносятся на карты как низкие, средние или высокие с использованием специальных символов для каждого основного типа облаков. Любой тип облаков со значительной вертикальной протяженностью, которые могут занимать более одной ступени, кодируется как низкий (кучевые и кучево-дождевые) или средний (нимбостратус) в зависимости от уровня высоты или уровня, на котором оно обычно первоначально формируется, помимо любого имеющегося вертикального роста.[24][25] Символ, используемый на карте для каждого из этих этапов в определенное время наблюдения, обозначает род, вид, разновидность, мутацию или движение облаков, которые считаются наиболее важными в соответствии с критериями, установленными Всемирной метеорологической организацией (ВМО). Если эти элементы для любого этапа во время наблюдения считаются одинаково важными, то тип, который является преобладающим по количеству, кодируется наблюдателем и наносится на карту погоды с использованием соответствующего символа. Специальные карты погоды в авиация показать области обледенения и турбулентности.[26]

Типы

Карта погоды авиации Аляски

Карты авиации

Авиация по интересам есть свой набор карт погоды. Один тип карты показывает, где действуют правила визуальных полетов (VFR) и правила полетов по приборам (IFR). Графики отображения погоды показывают потолок высота (уровень, на котором хотя бы половина неба покрыта облаками) в сотнях футов, текущая погода и облачный покров.[27] На картах обледенения обозначены районы, где обледенение может быть опасным для полета. На авиационных картах также показаны области турбулентности.[28]

Графики постоянного давления

Полоса реактивных двигателей верхнего уровня. Области DIV - это области расхождения наверху, что обычно приводит к сближению поверхностей и циклогенезу.

Графики постоянного давления обычно содержат нанесенные на график значения температуры, влажности, ветра и вертикальной высоты поверхности давления над уровнем моря.[29] У них есть множество применений. В гористой местности на западе США и на Мексиканском плато поверхность давления 850 гПа может быть более реалистичным изображением погодных условий, чем стандартный анализ поверхности. Используя поверхности давления 850 и 700 гПа, можно определить, когда и где адвекция тепла (совпадающая с вертикальным движением вверх) и адвекция холода (совпадающая с вертикальным движением вниз) происходит в нижних частях тропосфера. Области с небольшими впадинами точки росы и ниже точки замерзания указывают на наличие условий обледенения для самолетов.[30] Поверхность давления 500 гПа может использоваться в качестве ориентировочного ориентира для движения многих тропические циклоны. Более мелкие тропические циклоны, испытавшие вертикальные сдвиг ветра, как правило, управляются ветром на уровне 700 гПа.[31]

Использование диаграмм постоянного давления 300 и 200 гПа может указывать на прочность систем в нижней тропосфере, поскольку более сильные системы у поверхности Земли отражаются как более сильные элементы на этих уровнях атмосферы. На этих уровнях нарисованы изотахи, представляющие собой линии равной скорости ветра. Они помогают находить максимумы и минимумы в диаграмме ветра. Минимумы ветра на высоте благоприятны для тропический циклогенез. Максимумы ветров на разных уровнях атмосферы показывают расположение струйных течений. Области с температурой ниже -40 ° C (-40 ° F) указывают на отсутствие значительного обледенения, если нет активного гроза Мероприятия.[30]

Анализ погоды на поверхности

Оптимальный анализ тропической части Тихого океана
Смотрите также: Анализ погоды на поверхности

Анализ погоды на поверхности - это тип карты погоды, на которой показаны позиции для высоко и области низкого давления, а также различные виды синоптическая шкала такие системы как лобные зоны. На этих картах можно нарисовать изотермы, которые представляют собой линии равной температуры. Изотермы обычно рисуются сплошными линиями в предпочтительном температурном интервале.[2] Они показывают температурные градиенты, которые могут быть полезны при обнаружении фронтов, которые находятся на теплой стороне больших температурных градиентов. Построив линию замерзания, изотермы могут быть полезны для определения типа осадков. Мезомасштабные границы, такие как тропические циклоны, границы оттока и линии шквала также анализируются по анализу погоды на поверхности.

На этих картах выполняется изобарический анализ, который включает построение линий равного среднего давление на уровне моря. Самые внутренние замкнутые линии показывают положения относительных максимумов и минимумов в поле давления. Минимумы называются областями низкого давления, а максимумы - областями низкого давления. области высокого давления. Максимумы часто отображаются как H, тогда как минимумы показаны буквами L. Удлиненные области низкого давления, или впадины, иногда изображаются толстыми коричневыми пунктирными линиями по оси впадин.[32] Изобары обычно используются для размещения границ поверхности от конские широты к полюсу, тогда как в тропиках используется анализ линий тока.[33] Анализ линий тока представляет собой серию стрелок, ориентированных параллельно ветру, показывающих движение ветра в определенной географической области. Буквы C обозначают циклонический поток или вероятные области низкого давления, тогда как буквы A обозначают антициклонический поток или вероятные положения областей высокого давления.[34] Область сливающихся линий тока показывает расположение линии сдвига в тропиках и субтропиках.[19]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Энкарта (2009). "Диаграмма". Корпорация Майкрософт. Архивировано из оригинал на 2007-11-01. Получено 2007-11-25.
  2. ^ а б DataStreme Atmosphere (28 апреля 2008 г.). «Характер температуры воздуха». Американское метеорологическое общество. Архивировано из оригинал на 2008-05-11. Получено 2010-02-07.
  3. ^ Джей Снайвли (2010). "H-I-J". КАРТЫ GPS. Архивировано из оригинал на 2018-04-02. Получено 2010-01-30.
  4. ^ Человеческий интеллект (25 июля 2007 г.). "Фрэнсис Гальтон (1822–1911)". Университет Индианы. Получено 2007-04-18.
  5. ^ Аллаби, Майкл (2009). Атмосфера: научная история воздуха, погоды и климата. Публикация информационной базы. ISBN  9780816060986. Получено 2013-12-07.
  6. ^ Стивен Робертс. «Дистанционное письмо - компании и погода».
  7. ^ Джон Д. Кокс (2002). Штормовые стражи: бурная история предсказаний погоды от воздушного змея Франклина до Эль-Ниньо. John Wiley & Sons, Inc., стр.53–56. ISBN  978-0-471-38108-2.
  8. ^ WebExhibits (2008). «Летнее время». Идея. Получено 2007-06-24.
  9. ^ Национальное управление океанических и атмосферных исследований (2007-05-30). «Расширяющееся присутствие». Министерство торговли США. Получено 2010-01-31.
  10. ^ Университет Оклахомы. Норвежская модель циклона. В архиве 2006-09-01 на Wayback Machine Проверено 17 мая 2007.
  11. ^ Бюро метеорологии (2010 г.). «Воздушные массы и карты погоды». Содружество Австралии. Получено 2010-02-06.
  12. ^ Центр прогнозов погоды (2007-03-01). «Краткая история Центра прогнозов погоды». Национальное управление океанических и атмосферных исследований. Получено 2014-07-01.
  13. ^ Бюро погоды США (1948-07-01). «Ежедневная карта погоды». Министерство торговли США. Получено 2010-02-06.
  14. ^ Бюро погоды США (1954-05-14). «Ежедневная карта погоды». Министерство торговли США. Получено 2010-02-06.
  15. ^ Национальный метеорологический центр (январь 1969 г.). "Проспект программы картографирования цифрового факсимильного устройства NMC" (PDF). Управление экологической науки. Получено 2007-05-05.
  16. ^ «Из архива (12 июля 1969 г.): Прогнозы с помощью компьютера». Индуистский. 2019-07-12. ISSN  0971-751X. Получено 2019-07-18.
  17. ^ Обсерватория Гонконга (2009-09-03). «Компьютерная система Гонконгской обсерватории и ее приложения». Правительство Особого административного района Гонконг. Архивировано из оригинал 31 декабря 2006 г.. Получено 2010-02-06.
  18. ^ Центр гидрометеорологического прогнозирования (2000). "Отчет Центра гидрометеорологического прогнозирования о выполнении за 1999 год". Национальное управление океанических и атмосферных исследований. Получено 2007-05-05.
  19. ^ а б Дэвид М. Рот (14 декабря 2006 г.). «Единое руководство по анализу поверхности» (PDF). Центр гидрометеорологического прогнозирования. Получено 2006-10-22.
  20. ^ С. А. Сасендран, Л. Харендупракаш, Л. С. Ратор и В. С. Сингх (2004-12-05). «ГИС-приложение для анализа и прогнозирования погоды». GISDevelopment.net. Получено 2007-05-05.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  21. ^ «Введение в рисование изоплет». Co Co RAHS. Климатический центр Колорадо. 2005. Архивировано с оригинал (PDF) 28 апреля 2007 г.. Получено 29 апреля, 2007.
  22. ^ Национальная служба погоды (2003). Пример модели станции. Проверено 29 апреля 2007.
  23. ^ Таттл, доктор Элизабет Р. (2005). «Карты погоды». Дж. Б. Калверт. Архивировано из оригинал 9 июля 2008 г.. Получено 10 мая, 2007.
  24. ^ Всемирная метеорологическая организация, изд. (1975). Étages, Международный облачный атлас. я. стр.15–16. ISBN  978-92-63-10407-6. Получено 26 августа 2014.
  25. ^ Кёрмер, Джим (2011). "Облачный бутик Государственной метеорологической программы Плимута". Плимутский государственный университет.
  26. ^ NOAA, изд. (3 сентября 2007 г.). Федеральный метеорологический справочник (ФМХ) № 2 (PDF). NOAA. п. С-17. Получено 26 ноября 2014.
  27. ^ Корпорация Unisys (2009 г.). «Детали данных о поверхности». Получено 2010-02-07.
  28. ^ Джеппесен (06.05.2008). "Погода в помощь". Архивировано из оригинал на 2008-06-07. Получено 2010-02-07.
  29. ^ Глоссарий по метеорологии (июнь 2000 г.). «График постоянного давления». Американское метеорологическое общество. Архивировано из оригинал на 2011-06-06. Получено 2010-02-06.
  30. ^ а б Терри Т. Ланкфорд (1999). Обледенение самолета: руководство пилота. McGraw-Hill Professional. С. 129–134. ISBN  978-0-07-134139-4.
  31. ^ ВМС США (2007). «Раздел 1. Влияние на движение тропических циклонов». Получено 2010-02-06.
  32. ^ Эдвард Дж. Хопкинс, доктор философии. (1996-06-10). «Карта анализа приземной погоды». Университет Висконсина. Получено 2007-05-10.
  33. ^ Бюро метеорологии (2010 г.). «Карта погоды». Содружество Австралии. Получено 2010-02-06.
  34. ^ Национальная служба погоды Бюро прогнозов Гонолулу, Гавайи (2010-02-07). "Pacific Streamline Analysis". Штаб-квартира Тихоокеанского региона. Получено 2010-02-07.