ПРОГРАММА учебной (полевой) практики по климатологии и метеорологии

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«Дальневосточная государственная социально-гуманитарная академия»
Кафедра географии
ПРОГРАММА
учебной (полевой) практики
по климатологии и метеорологии
для студентов специальности 020401.65 География
Составитель: Е.В. Стельмах
Биробиджан
2011
Печатается по рекомендации кафедры географии (протокол № 10 от
19.01.2011 г.) и решению учебно-методической комиссии Дальневосточной
государственной социально-гуманитарной академии
ПРОГРАММА
учебной
(полевой)
практики
по
климатологии
и
метеорологии написана согласно ГОС ВПО – Биробиджан: ДВГСГА, 2011. – 32
с.
Программа
содержит
доступные
методы
климатических
и
метеорологических исследований территорий природных комплексов, которые
позволяют проводить наблюдения за основными климатическими показателями
– температура, давление, влажность в условиях микроклимата различных
природных комплексов. Программа предназначена для студентов дневного
отделения, обучающихся по специальности 020401.65 География.
© доцент Елена Викторовна Стельмах, сост.2011
© ГОУ ВПО ДВГСГА, 2011г.
2
УЧЕБНАЯ (ПОЛЕВАЯ) ПРАКТИКА
ПО КЛИМАТОЛОГИИ И МЕТЕОРОЛОГИИ
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Цели и задачи
Полевая практика оп климатологии и метеорологии проводится по
окончании весеннего семестра второго курса. Полевая практика по
метеорологии учит студентов проводить метеорологические наблюдения,
собирать
информацию
для
характеристики
микроклимата
различных
природных комплексов.
Полевая практика по метеорологии составная часть подготовки
студентов
к
комплексной
практике
на
третьем
курсе.
Данные
микроклиматических наблюдений помогают объяснить закономерности
распространения
почвенных
разновидностей,
видового
состава
растительности, животного мира на полевых практиках по географии почв,
биогеографии
Цель
практики:
представлений
о
расширение
взаимосвязи
и
закрепление
метеорологических
теоретических
элементов
и
взаимодействии нижних слоев атмосферы с подстилающей поверхностью.
Задачи:
1. Освоение работы с метеорологическими приборами.
2.
Анализ
климатической
и
обработка
характеристики
полученного
района
материала,
практики
и
составление
характеристики
микроклимата исследуемого природного комплекса.
3. Приобретение опыта организации и проведения метеорологических
и микроклиматических наблюдений.
4. Приобретение навыков организации классной и внеклассной работы
по географии: знакомство с методикой школьных наблюдений за погодой,
организацией микроклиматических исследований в географическом кружке,
изучением климата окрестностей школы и т.д.
Содержание практики
3
Погода. Понятие погоды. Элементы погоды: температура, давление,
ветер, влажность, облачность, осадки, звуковые и электрические явления в
атмосфере. Изменение погоды. Методы метеорологических наблюдений.
Обработка
материалов
метеорологических
наблюдений:
составление
графиков хода метеоэлементов, диаграмм, составление розы ветров,
составление схематической синоптической карты исследуемого района.
Составление прогноза погоды.
Климат.
Понятие
климата.
Формирование
климата.
Микроклиматические наблюдения в отдельном природном комплексе.
Выбор места проведения практики
Территория прохождения полевой практики по метеорологии должна
быть разнообразной. Метеорологические наблюдения могут проводиться в
условиях
антропогенного
и
естественного
ландшафтов.
При
микроклиматических наблюдениях выбирается единый природный комплекс:
речная долина, холм. Маршрутные микроклиматические наблюдения
проводят по профилю, пересекающему природные комплексы с контрастным
рельефом и разнообразной подстилающей поверхностью.
В целом полевая практика по метеорологии может быть организованна
как стационарно (в населенном пункте с выходом или выездом на отдельные
маршруты) так и на выезде.
Распределение времени по видам занятий
На практику по метеорологии учебным планом отводится 84 часа (12
дней). Продолжительность рабочего дня составляет 7 часов. Это время
включает полевые работы и камеральную обработку материалов.
Время работы планируется следующим образом:
1 день – Инструктаж, изучение литературы по теме: «Погода и
климат».
2 день – Работа с метеоприборами, подготовка документации
(дневника), знакомство с методикой организации практики и проведения
метеорологических и микроклиматических наблюдений.
4
3 день – Метеорологические наблюдения и обработка данных.
4 день - Метеорологические наблюдения и обработка данных.
5 день – Камеральная обработка метеорологических наблюдений.
6 день – Микроклиматические наблюдения в бассейне реки и
обработка данных.
7 день - Микроклиматические наблюдения в бассейне реки и обработка
данных.
8 день - Микроклиматические наблюдения в условиях холмистого
рельефа и обработка данных.
9. Микроклиматические наблюдения в условиях холмистого рельефа и
обработка данных.
10. день – Маршрутные микроклиматические наблюдения и обработка
данных.
11. день – Камеральная обработка микроклиматических наблюдений.
12. день – Отчет по полевой практике.
Форма отчетности
Во время практики студенты ведут полевой дневник, куда заносят
результаты всех метеорологических и микроклиматических наблюдений. Для
этого в дневнике вычерчиваются таблицы, в которые заносятся показания
приборов и другие метеорологические наблюдения. Дается физикогеографическая привязка маршрута, и точек, направления движения по
маршруту. Делается описание каждого природного комплекса. Записи
ведутся простым карандашом. Дневник практики является основным
индивидуальным отчетным документом каждого студента. В конце
прохождения практики составляется бригадный отчет.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ РАБОТ
Практика складывается из трех этапов: подготовительного, полевого,
камерального.
Подготовительный этап
5
Подготовительный этап заключается в изучении литературы по теме: «
Погода и климат». Необходимо повторить понятия атмосферное давление,
изменение давления с высотой, ветер (муссон и его действие), изменения
направления и силы ветра, роза ветров, температура воздуха (суточный ход
температуры), абсолютная и относительная влажность, облака и их формы,
атмосферные осадки, атмосферные фронты, циклон, антициклон, погода,
климат, типы погоды и их признаки из раздела «Атмосфера» курса «Общее
землеведение».
Затем
рассмотреть
климатообразующие
факторы
и
особенности климата своей местности по временам года.
Изучить метеоприборы, необходимые для измерения температуры,
давления, направления и силы ветра, влажности, осадков.
Подготовить соответствующую документацию (дневник). Делается
описание каждого природного комплекса, которое необходимо будет в
последующем для характеристики их микроклимата.
Полевой период
Для организации метеорологических наблюдений особую роль играет
опорный метеопост. Во-первых, он исполняет роль метеостанции, во-вторых,
- опорной точки, которая необходима для проведения микроклиматических
наблюдений. Располагают метеопост в месте, которое периодически
освещается солнцем и не находится в ветровой тени. Роль опорной точки
метеопост начинает выполнять тогда, когда бригады выходят на маршруты.
С этого времени наблюдения на посту ведутся через каждые 30 минут.
Во все сроки полевых работ производятся наблюдения над:
1) температурой воздуха;
2) влажностью воздуха;
3) температурой почвы;
4) атмосферным давлением;
5) ветром;
6) облачностью;
7) видимостью;
6
8) атмосферными явлениями.
Под сроком наблюдений понимается десятиминутный интервал
времени, оканчивающийся точно в указанный срок. Например, под сроком в
7 ч понимается промежуток времени от 6 ч 50 мин до 7 ч 00 мин.
Организация наблюдений
Наблюдения за температурой почвы осуществляются с помощью
напочвенных термометров: срочного, максимального и минимального. Для
измерения температуры почвы и грунта на разных глубинах используют
термометры Савинова и вытяжные.
Измерение температуры почвы включает в себя измерения на
оголенной поверхности почвы (снега), а также на глубинах 5, 10, 15 и 20 см
(теплая половина года) и 20, 40, 80, 160, 240 и 320 см (круглый год). Для
измерения температуры почвы применяются преимущественно жидкостные
(ртуть, спирт) термометры, деформационные (биметалл в термографах).
Наиболее широко используются стеклянно-жидкостные ртутные и
спиртовые
термометры,
которые
применяются
как
для
измерения
температуры воздуха, так и почвы. Для измерения температуры выше -35оС
используются ртутные (температура замерзания ртути –38,9оС), а ниже - 35оС
– спиртовые термометры.
Для измерения температуры почвы на глубинах 5, 10, 15, 20 см
используются ртутные коленчатые термометры (Савинова) со шкалой от 10оС до +50оС. Для удобства установки они изогнуты под углом 135о и имеют
различную длину от 290 до 500 мм.
При измерении температуры почвы на глубинах от 20 см до 3,2 м
применяются ртутные почвенно-глубинные термометры (пределы шкал от
+31 +41оС до -10 -20оС, цена деления 0,2оС). Используются они в
почвенно-вытяжных установках.
Наблюдения за направлением и скоростью ветра проводят с помощью
флюгера, а в полевых условиях для этого служит ручной анемометр Фусса
(рис. 1).
7
Скорость и направление измеряются двумя различными датчиками,
которые обычно конструктивно оформлены в один ветроизмерительный
прибор. Измерению подлежат средняя за 2 или 10 минут скорость ветра
(зависит от типа прибора) и мгновенная скорость с осреднением 2 - 5 с.
Направление ветра также осредняется за интервал около 2 минут.
Осреднение мгновенной скорости за интервал 2 - 5 с достигается
автоматическим датчиком ветроизмерительных приборов, коэффициент
инерции которых лежит в этих пределах. Максимальное значение
мгновенной скорости за какой-либо промежуток времени называется
порывом.
В основу работы большинства приборов, измеряющих скорость и
направление
ветра,
положено
действие
динамического
давления,
оказываемого воздушным потоком на расположенную в нем твердую
поверхность подвижной приемной части прибора. Приемниками скорости
ветра или первичными преобразователями являются чашечные вертушки или
винты с лопастями.
Для измерения направления ветра используются флюгарки, которые
представляют собой ассиметричную (относительно вертикальной оси)
систему из пластин и противовесов, свободно вращающуюся относительно
вертикальной оси. Под действием ветра флюгарка устанавливается в
плоскости
ветра
противовесом
навстречу
ему.
Формы
флюгарки
разнообразны, но большинство имеет две лопасти (пластины) под углом друг
к другу, что создает им устойчивость в воздушном потоке и повышает
чувствительность.
8
А
Б
Рис.1. Флюгер станционный (А) и анемометр Фусса (Б). А: 1-флюгарка с
противовесом, 2-рамка, 3-горизонтальная ось, 4-противовес, 5-дуга со штифтами,
6-доска, 7-трубка, 8-муфта со штифтами направления, 9-вертикальная ось.
Принцип действия существующих преобразователей скорости ветра
достаточно разнообразен. Широко применяются приборы, основанные на
принципе преобразования скорости ветра в механическое перемещение
чувствительного элемента. Различают три вида этих элементов: чашечные
вертушки, свободно подвешенная пластина и воздушный винт.
Флюгер Фильда (станционный) представляет собой простейший
прибор, указателем скорости ветра которого является свободно подвешенная
прямоугольная пластина, а указателем направления – флюгарка.
Для измерения направления используется, ориентированная по
направлению
ветра
флюгарка,
положение
которой
определяется
по
горизонтальным штифтам, совпадающими с восемью основными румбами.
Для этой цели флюгарка при установке флюгера ориентируется по сторонам
света.
9
При измерении скорости ветра наблюдатель должен отойти от столба в
направлении, перпендикулярном положению флюгарки, и в продолжении
двух минут наблюдать за положением доски, и отметить среднее положение
за это время (номер штифта). Оно и будет соответствовать средней за 2
минуты скорости ветра. Для измерения среднего направления ветра
наблюдатель должен, встав около мачты под указателем направления,
отметить среднее положение колебаний флюгарки за 2 минуты, определив
глазомерно румб.
Анемометр ручной МС-13 – это один из простых и точных приборов
для измерения скорости ветра в диапазоне от 1 до 20 м/с. Обычно
используется интервал осреднения от 1 до 10 минут. Чувствительными
элементами
датчика
скорости
является
вертушка
с
четырьмя
полусферическими чашками. Вращение вертушки передается на счетный
механизм с тремя шкалами (тысячи, сотни, десятки и единицы оборотов).
Включаться и выключаться прибор может дистанционно с расстояния до 10
метров с помощью шнурка – тяги. Прибор исключительно удобен в полевых
условиях, используется он также при градиентных измерениях.
Для измерения скорости отсчитывают начальные показания стрелки
прибора, затем одновременно включают секундомер и сам прибор и делают
конечный отсчет. Разность отсчетов (n) делится на разность времени (t) в
секундах и находится число оборотов в секунду. По этой величине с
тарировочного
графика
снимается скорость
ветра.
Возможна
также
непрерывная регистрация хода средних скоростей. Для этого через заданные
промежутки времени делаются отсчеты без выключения прибора. При этом
надо сначала отсчитывать единицы, затем сотни и потом тысячи.
Наблюдения за облачностью. Под облачностью понимают отношение
площади участков небесного свода, покрытой облаками, к площади участков
чистого неба. Определяют облачность на глаз по десятибалльной системе:
0 баллов - чистое небо;
5 баллов - половина неба покрыто облаками;
10
10 баллов - все небо покрыто облаками.
Облака, находящиеся в нижней части небосвода, приблизительно до 15 0
высоты над горизонтом в расчет при определении облачности не
принимаются.
Форма облаков определяется по внешнему виду по «Атласу облаков».
При записи форм облаков в книгу наблюдений вначале указывают облака,
которые занимают наибольшую часть неба, затем вписывают остальные
формы в порядке убывания их видимого количества. Если небо закрыто
туманом, в строке «Формы» ставится знак тумана. Наименование форм
облаков записываются с помощью сокращенных латинских названий.
Наблюдения за температурой воздуха. Для измерения температуры
воздуха применяются
термометры
психрометрические, максимальные,
минимальные, термографы.
В полевых условиях используют термометр-пращ. Для измерения
температуры воздуха применяются преимущественно жидкостные (ртуть,
спирт) термометры, деформационные (биметалл в термографах). Наиболее
широко
используются
стеклянно-жидкостные
ртутные
и
спиртовые
термометры, которые применяются как для измерения температуры воздуха,
так и почвы. Для измерения температуры выше -35оС используются ртутные
(температура замерзания ртути –38,9оС), а ниже - 35оС – спиртовые
термометры.
Основным термометром для измерения температуры воздуха является
ртутный психрометрический со шкалами температур -35 +40оС или +35  55оС, цена деления 0,2оС.
В
качестве
дополнительного
термометра
к
ртутному
психрометрическому служит низкоградусный спиртовый с ценой деления
0,2оС и шкалой от –71 до +21оС или от –81 до +11оС. Применять спиртовые
термометры при температуре выше +25оС не рекомендуется, т.к. спирт
частично переходит в парообразное состояние (температура кипения
+78,5оС).
11
Для
измерения
максимальных
и
минимальных
температур
применяются ртутные максимальные термометры специальной конструкции
(со шкалами от –35 до +50оС или от –20 до +70оС и ценой деления –0,5оС) и
спиртовые минимальные термометры (со шкалами от –41 до +21оС или от –
75 до +30о С и ценой деления 0,5оС).
Регистрация
максимальной
и
минимальной
температуры
за
промежуток времени между наблюдениями обеспечивается за счет особой
конструкции соответствующих термометров.
В максимальном термометре в самом начале капиллярной трубки,
около резервуара, сделано сужение. Оно достигается тем, что в капилляр
входит конец стеклянного штифта, припаянного к внутренней стенке
резервуара; в этом случае проход из резервуара в капилляр сужается. При
повышении температуры ртуть, несмотря на сужение, под влиянием сил
расширения свободно переходит из резервуара в капилляр.
При понижении температуры ртуть уменьшается в объеме. Однако
силы молекулярного сцепления слабые и не в состоянии преодолеть узкую
часть капилляра и переместить ртуть в резервуар. Поэтому ртуть в месте
сужения прохода разрывается, а столбик ртути в капилляре остается на
месте. Конец ртути, более удаленный от резервуара, показывает ту
наибольшую температуру, которая наблюдалась со времени установки
термометра.
После
отсчета
максимальной
температуры
необходимо
термометр подготовить к последующему измерению. Для этого берут его и
несколько раз сильно встряхивают. Второй отсчет должен совпадать с
показанием сухого термометра.
Максимальный термометр устанавливается с небольшим наклоном
резервуара вниз. Минимальный термометр заполняется спиртом. Внутри
капилляра находится маленький из темного стекла штифт с небольшими
утолщениями на концах. Минимальный термометр устанавливается в
горизонтальном
положении
таким
образом,
чтобы
штифт
касался
поверхности пленки спирта. При понижении температуры поверхностная
пленка, перемещаясь, отодвигает штифт в сторону резервуара; при
12
повышении температуры поверхностная пленка удаляется от резервуара, а
штифт, свободно обтекаемый спиртом, остается на месте. Конец штифта,
более удаленный от резервуара, показывает минимальную температуру,
которая наблюдалась со времени установки термометра. После отсчета
термометр следует снять и наклонить его так, чтобы резервуар был выше
капилляра, а штифт под влиянием своего веса начнет перемещаться;
достигнув
мениска,
штифт остановится.
Таким образом,
термометр
подготовлен к последующим наблюдениям.
Из деформационных термометров применяются биметаллические.
Биметаллическая пластинка является датчиком в термографах, служащих для
непрерывной
записи
температуры
на
ленте.
Изгиб
пластинки
под
воздействием температуры передается на перо с помощью системы рычагов.
Отклонение пера будет пропорционально изменению температуры. Запись
производится специальными чернилами на ленте, установленной на
барабане, вращаемым часовым механизмом с суточным или недельным
оборотом. Прибор устанавливается в отдельной будке для самописцев.
Обработка записи термографа обязательно требует параллельного
измерения ртутным (спиртовым) термометром значений температуры в
нескольких точках записи, т.к. такая запись представляет собой только
относительное изменение температуры во времени. Все метеорологические
термометры имеют поверочные свидетельства, в которых указаны величины
их инструментальных поправок.
Отсчет показаний термометров всегда производят с точностью до 0,1о
С, независимо от цены деления шкалы (0,2 или 0,5 оС). Линии визирования
должны быть перпендикулярны шкале в месте отсчета. Это достигается
таким положением глаза, при котором отметки шкалы не терпят излома
(штрихи шкалы прямые). Отсчеты делают быстро. В первую очередь
отсчитывают десятые доли градуса, а затем целые. Этим стремятся
исключить или уменьшить тепловое «влияние наблюдателя» на показания
термометра.
13
Наблюдения за влажностью воздуха. Влажность воздуха определяется
с помощью станционного психрометра Августа, волосного гигрометра и
гигрографа. В полевых условиях используют аспирационный психрометр
Ассмана.
Приборы, которые измеряют влажность психрометрическим методом,
называются психрометрами. Нашли применение два их типа: станционный
психрометр без принудительного обдува и аспирационный психрометр, в
котором применяется обдув резервуара смоченного термометра с постоянной
скоростью. В этом преимущество аспирационного психрометра, т.к.
коэффициент А определяется более надежно. Кроме того, аспирационный
психрометр устроен так, что позволяет производить измерения при самых
различных погодных условиях без какой либо дополнительной защиты от
солнца и ветра, т.е. может использоваться в походных условиях. Общим
недостатком всех психрометров является ограничение их применения при
температуре ниже -5оС. При более низких температурах влагонасыщенность
воздуха становится очень малой, в результате чего даже незначительные
неточности
в
отсчетах
по
термометрам
приводят
к
погрешностям при расчете самих значений влажности. (рис 2)
14
значительным
Рис. 2. Термограф. 1-биметаллическая пластина, 2-рычаг с пером, 3-барабан, 4винт, 5-зажимная пружина.
Станционный психрометр (рис. 3) представляет собой пару ртутных
психрометрических термометров, помещенных в метеорологическую будку
на специальном штативе. Резервуар правого термометра обвязан батистом,
конец которого погружен в стаканчик с дистиллированной водой (смоченный
термометр).
Левый термометр – сухой. Будка имеет стенки в виде двойных
жалюзи, что даже при сильных ветрах не приводит к значительному
повышению скорости внутри будки, но в то же время имеет место
хороший воздухообмен внутри.
Психрометрический коэффициент для станционных психрометров
принят постоянным и равным А = 7,947  10-4 , что соответствует скорости
обдува  0,8 м/с. Принятие А = const есть основной недостаток, поскольку
скорость обдува в будке будет в каждом конкретном случае различной (в
зависимости от скорости ветра вне будки).
Аспирационный психрометр (рис. 3). Аспирационное устройство этого
психрометра обеспечивает обдув резервуара термометра с постоянной
15
скоростью 2 м/с. Кроме этого, сами термометры защищены от солнца. Это
делает прибор самым надежным при определении температуры и влажности
воздуха.
А
Б
Рис. 3. Психрометр станционный (А) и аспирационный психрометр МВ-4М. (Б):1резиновая груша, 2-зажим, 3-пипетка, 4-ветровая защита, 5-крюк подвес, 6-заводной
ключ, 7-окошечко, 8-головка аспиратора, 9-трубка, 10 и 11-сухой и смоченные
термометры, 12-защитные планки, 13-тройник, 14-изоляционные втулки,15 и 16защитные трубки.
Гигрометрический метод (гигро – влажный) основан на свойстве
некоторых тел менять свои линейные размеры (деформироваться) при
изменении содержания в воздухе водяных паров. Такими свойствами,
например, обладает обезжиренный человеческий волос и различные
органические пленки. Так, при изменении влажности от 0 до 100 %
удлинение волоса l составляет около 2,5 % от его длины l. Это и положено в
основу работы гигрометров и гигрографов. В гигрометрах деформация
волоса или пленки с помощью системы рычагов передается на стрелочный
указатель, а в гигрографах - на перо, с помощью которого производится
запись на ленте на вращающемся барабане. Все приборы этого типа
16
относительные. Хотя их шкалы и отградуированы в значениях относительной
влажности, в отсчеты по приборам надо вводить специальные поправки,
полученные по результатам параллельных наблюдений по станционному
психрометру.
Волосной гигрометр в зимнее время при температурах - 10оС и ниже
является основным прибором, т.к. более точный в иных условиях психрометр
не может работать при низких температурах. Переводной график гигрометра
строится заранее путем параллельных наблюдений в течение 1 – 1,5 месяца
по психрометру и гигрометру до наступления устойчивых морозов. Отсчеты
относительной влажности, снятые с гигрометра, переводятся в исправленные
значения по переводному графику.
Гигрографы выпускаются как волосные, так и пленочные. Оборот
барабана,
как
и
у
термографа,
суточный
и
недельный.
Значения
относительной влажности, снятые с ленты, переводятся в исправленные
значения по переводному графику, полученному аналогично графику
гигрометра.
Наблюдения
за
атмосферным
давлением
осуществляется
с
помощью ртутного барометра или барографа-анероида.
Барограф (рис. 4). Для непрерывной записи атмосферного давления
используется суточный (реже недельный) барограф. Чувствительным
элементом в нем служит блок мембранных барокоробок, смещение оси
которых, вследствие колебания давления, передается системой рычагов на
перо. Прибор является относительным, поэтому для обработки барограмм,
как у термографа и гигрографа, необходимо параллельное измерение
давления абсолютным прибором (барометром). В основном на станциях по
виду записи барографа определяется характеристика барометрической
тенденции, т.е. абсолютной величины разности Р = Рi - Pi-1 и вид этого
участка барограммы.
17
Рис. 4. Барограф метеорологический: 1-барабан, 2-анероидные коробки, 3кронштейн, 4-рычаг, 5-рычаг с пером.
Барометр-анероид. На метеорологических станциях для измерения
давления анероиды не используются, однако их применяют, например, в
экспедициях, на постах и т.д. Принцип действия барометра-анероида основан
на деформации металлических анероидных коробок (внутри которых воздух
разряжен) под действием давления. Линейные изменения толщины коробок
преобразуются
передаточным
рычажным
механизмом
в
угловые
перемещения стрелки барометра-анероида относительно шкалы. Шкала
градуирована в паскалях. Цена одного деления 100 Па или 1 гПа.
Для измерения температуры прибора в прорези шкалы прикреплен
дугообразный ртутный термометр. Цена деления его шкалы 1 оС. Рабочее
положение барометра-анероида – горизонтальное. Футляр, в котором
находится анероид, предохраняет его от резких колебаний температуры и
открывается только на время измерений. В показания анероида вводят три
поправки: шкаловую, температурную и добавочную, которые даются в
поверочном свидетельстве к каждому прибору.
Шкаловая поправка учитывает инструментальную неточность работы
самого прибора, поэтому на различных участках шкалы она может быть
разной. В поверочном свидетельстве шкаловые поправки приводятся через
каждые 1000Па. Для промежуточных показаний поправку определяют путем
интерполяции двух соседних поправок.
18
Температурная поправка учитывает влияние температуры. При
одинаковом давлении, но разной температуре прибора, показания анероида
могут быть разными, т.к. с изменением температуры упругость анероидных
коробок не остается постоянной. Чтобы исключить влияние температуры,
показания анероида приводятся к 0оС. Для этой цели дается температурный
коэффициент k на 1оС. Для получения температурной поправки его надо
умножить на температуру прибора: t = kt
Добавочная поправка учитывает остаточную деформацию (гистерезис)
коробок. Эта поправка меняется во времени.
Барометр-анероид поверяется не реже одного раза в 6 месяцев в
поверительных лабораториях Госстандарта.
Правила измерения и вычисления давления по барометру-анероиду:
1. Открыть футляр, отсчитать показания термометра при анероиде с
точностью до 0,1оС
2. Слегка постучать по стеклу анероида для преодоления трения в
передаточном рычажном механизме.
3. Отсчитать положение стрелки относительно шкалы с точностью до 0,1
деления шкалы (10 Па).
4. Найти по поверочному свидетельству шкаловую, температурную и
добавочные поправки с соответствующим знаком + или -.
5. Поправки суммировать алгебраически, ввести в результат отсчета и
записать исправленные показания в Па и гПа.
Примечание:
1) 1 Па = 1 Н/м 2 = 0,01 гПа
2) Соотношение между гПа, мб, и мм следующее:
1 гПа = 1 мб = 0,75 мм. рт. ст.;
1 мм. рт. ст. = 1,33 мб = 1,33 гПа.
6. Результаты наблюдений по анероиду записать в таблицу.
Наблюдения за осадками. Для измерения осадков на метеостанциях
используются осадкомер Третьякова, дождемер с защитой Нифера и
самопишущий дождемер – плювиограф. При полевых наблюдениях
19
указывают только характер выпадения осадков: моросящие, обложные,
ливневые.
Осадкомер Третьякова применяется для измерения жидких и твердых
осадков. Он состоит из двух специальных сменных ведер, с калиброванным
сечением отверстия 200 см2, высотой 40 см и планочной защиты от ветра.
Осадкомер устанавливается на столбе так, чтобы верхний срез ведра был
расположен на высоте 2 м. Измерение количества осадков производится два
раза в сутки независимо от того, выпадали осадки или нет. Затем
вычисляется сумма осадков за сутки. Измерение состоит в том, что
наблюдатель берет второе пустое ведро на станции и заменяет им стоящее на
установке. Закрыв его крышкой, он приносит ведро осадкомера в помещение
и измеряет количество осадков с помощью мерного стакана. Цена деления
мерного стакана 2 см3. Поэтому одно деление стакана соответствует 0,1 мм
осадков (2 см3 / 200 см2 = 0,01 см). Стакан имеет сто делений.
К результатам измерений вводят небольшие поправки на смачивание
ведра и частичное испарение осадков:
1) жидкие осадки до 0,5 деления – поправка + 0,1 мм;
2) жидкие осадки 0,5 деления и более – поправка + 0,2 мм;
3) твердые осадки до 0,5 деления – поправка 0,0 мм;
4) твердые осадки 0,5 деления и более – поправка + 0,1 мм.
На ряде станций производится регистрация количества и скорости
выпадения (интенсивности) жидких осадков с помощью плювиографа.
Осадкомер суммарный предназначен для сбора и последующего
измерения количества осадков, выпавших в течение длительного времени.
Максимально измеряемое количество осадков 1500 мм. Во избежание
испарения части осадков из такого осадкомера в него наливается 500 г
керосина, который задерживает испарение.
Наблюдения за продолжительность солнечного сияния ведутся
непрерывно с помощью универсального гелиографа.
20
Наблюдения за атмосферными явлениями. К атмосферным явлениям
относятся все виды осадков, туманы, пыль, дым, метель, отдельные виды
ветров, оптические и электрические явления. Они отражают динамику
атмосферных процессов и используются для составления прогнозов погоды
на ближайшее время по местным признакам.
Наблюдения за прозрачностью атмосферы. Дальность видимости
определяется визуально (табл. 1). Для определения видимости выбирают
объекты, находящиеся на расстоянии 50, 200, 500 м; 1, 2, 4, 10, 20 и 50 км.
Расстояния до выбранных объектов свыше одного километра определяются
при помощи крупномасштабной карты.
Таблица 1
Визуальная шкала видимости
Баллы
Дальность видимости
Баллы
Дальность видимости
0
1
2
3
4
меньше 50м
50 – 200м
200 – 500м
500 – 1000м
1 – 2км
5
6
7
8
9
2 – 4км
4 – 10км
10 – 20км
20 – 50км
далее 50км
Метеорологические наблюдения
Микроклиматические
наблюдения
ставят
своей
целью
изучение
формирования климата приземных слоев воздуха в зависимости от характера
подстилающей поверхности. Они ведутся в приземном слое воздуха
мощностью 2 м и на поверхности почвы. Эти слои воздуха характеризуются
исключительно
влажности,
большими
малыми
неоднородности
вертикальными
скоростями
подстилающей
ветра,
градиентами
а
поверхности
в
случае
температуры,
значительной
наблюдается
большая
изменчивость метеорологических элементов по горизонтали. Чем сложнее и
неоднороднее поверхность, тем больше пестрота микроклиматов.
При подготовке учителя географии объектом микроклиматических
наблюдений является природный комплекс.
При микроклиматических наблюдениях точки наблюдений следует
располагать таким образам, чтобы можно было изучить микроклимат
21
единого природного комплекса. Они располагаются в характерных местах
природного комплекса. В речной долине такими местами будут: русло,
пойма, терраса, склоны долины. На холмах они располагаются на вершине,
склонах разной экспозиции (в средней, нижних частях), на прилегающих
низинах. В залесенных местностях пункты наблюдения стоит располагать на
открытых участках (полянах), опушке леса с наветренной стороны, в лесу.
Одновременно с микроклиматическими наблюдениями в разных частях
природного комплекса ведутся также наблюдения на опорной точке. В
условиях холмистого рельефа опорная точка располагается на открытом
ровном
месте.
При
обработке
микроклиматические
наблюдения,
проведенные во всех точках, сравниваются с наблюдениями на опорной
точке.
Каждая точка наблюдения нумеруется и составляется ее описание, где
указывается:
1) форма рельефа (вершина, склон, дно);
2) положение на склоне (верхняя, нижняя, средняя часть);
3) экспозиция склона;
4) крутизна склона;
5) относительная высота;
6) характер растительности (высота, густота, видовой состав);
7) степень увлажнения почвы (слабо, средне, сильно заболоченные);
8) расстояние до опушки леса;
9) размер водоемов, полян и т.д.
Стационарные
микроклиматические
маршрутными.
Маршрутные
пересекающему
природные
разнообразной
подстилающей
наблюдения
наблюдения
комплексы,
с
проводят
контрастным
поверхностью.
дополняются
по
профилю,
рельефом
Маршруты
и
и
точки
микроклиматических наблюдений наносятся на планы и карты и нумеруются.
Маршрутные
микроклиматические
наблюдения
сопоставляются
с
наблюдениями опорного метеопоста. Протяженность маршрута должна быть
22
такова, чтобы за 1,5 ч можно было пройти его, проводя наблюдения, в оба
конца. Таким образом, на каждой точке наблюдения ведутся дважды – при
ходе «туда» и «обратно».
При микроклиматических наблюдениях скорость ветра измеряют с
помощью ручного анемометра Фусса, направление ветра с помощью
ветромера или самодельного флюгера, атмосферное давление – барометроманероидом, влажность воздуха - аспирационным психрометром (Ассмана).
Все наблюдения ведутся на высоте 20 см и 1,5 м от поверхности почвы.
Результаты наблюдений оформляют в виде таблиц (см. табл. 2 и 3).
23
Таблица 2
номер точки…………
Номера точек
Время
Сухой
термометр
Психрометр
смоченный
термометр
Гигрометр
Направление ветра
1-й отсчет
Анемометр
2-й отсчет
время (сек)
Термометр-атташе
Барометр
мм. рт. ст.
Состояние поверхности почвы
Баллы
Облачность
Форма
Осадки
Примечания
Наблюдатель
24
дата……………
Таблица 3
Маршрутные метеорологические наблюдения
дата……………
Номера точек
Псих
рометр
Сухой
термометр
Смочен
ный
термометр
Гигрометр
Направление
ветра
Ане- 1-й
моме отсчет
тр
2-й
отсчет
Время
(сек)
Баро Термометр метратташе
мм. рт.
ст.
Состояние
поверхности
почвы
Обла
Баллы
чность
Форма
Осадки
Примечания
25
обратно
туда
обратно
туда
обратно
туда
обратно
туда
обратно
туда
обратно
туда
туда
Ход
обратно
Время
Камеральный период
Камеральный период предусматривает написание и оформление
бригадного отчета и получение зачета за практику. Необходимо учесть, что
сделать качественный отчет за один день практически невозможно, поэтому
результаты
метеорологических
и
микроклиматических
наблюдений
обрабатываются каждый день. Проведение данной работы находится под
контролем бригадира.
Для получения окончательных результатов большая часть сделанных
записей требует соответствующей обработки. Для барометра и термометров
вводятся поправки, после чего получают исправленные величины. Влажность
воздуха вычисляется по психрометрическим таблицам. Определяют истинное
давление
воздуха,
приведенного
к
уровню
моря.
Скорость
ветра
определяется по переводной таблице.
Полученную информацию необходимо проанализировать:
1. Составить графики хода метеоэлементов (за период практики).
2. Составить совмещенные графики хода метеоэлементов, которые
наглядно иллюстрируют взаимосвязь одних метеоэлементов с другими:
а) температуры воздуха и абсолютной и относительной влажности
воздуха;
б) температуры воздуха и почвы;
в) атмосферного давления и скорости ветра;
г) атмосферного давления и температуры воздуха.
3. Систематизировать материалы наблюдений за облачностью, формой
облаков и характером осадков. Начертить диаграмму облачности. Для этой
работы необходимо воспользоваться классификационной таблицей облаков.
4. Составить розу ветров за период практики.
5. Составить схематическую синоптическую карту исследуемого района
на каждый день метеорологических наблюдений. Для начертания карты
необходимо воспользоваться условными знаками атмосферных явлений.
26
6. Каждый день должен составляться прогноз погоды на ближайшие
сутки, используя известные признаки погоды (см. ниже).
27
Пример синоптической карты
28
Признаки, используемые для составления прогноза погоды
Признаки устойчивой и ясной погоды антициклонального характера:
1. Давление воздуха высокое, почти не меняется или медленно повышается;
2.
Резко выражен суточный ход температуры: днем жарко, ночью
прохладно;
3.
Ветер слабый, к полудню усиливается, вечером утихает;
4.
Небо весь день безоблачно или покрыто кучевыми облаками,
исчезающими к вечеру. Относительная влажность воздуха снижается днем и
возрастает к ночи;
5.
Днем небо ярко-синее, сумерки короткие, звезды слабо мерцают.
Вечером заря желтая или оранжевая;
6.
Сильные росы или иней ночью;
7.
Туманы над низинами, усиливающиеся ночью и исчезающие днем;
8.
Ночью в лесу теплее, чем в поле;
9.
Дым из печных труб и костров поднимается вверх;
10.
Ласточки летают высоко.
Признаки неустойчивой ненастной погоды циклонического типа:
1. Давление резко колеблется или непрерывно понижается;
2. Суточный ход температуры выражен слабо или с нарушением общего
хода (например, ночью температура повышается);
3. Ветер усиливается и резко меняет свое направление, движение нижних
слоев облаков не совпадает с движением верхних;
4. Облачность возрастает;
5. С утра душно. Кучевые облака растут вверх, превращаясь в кучеводождевые, - к грозе;
6. Утренние и вечерние зори красные;
7. К ночи ветер не стихает, усиливается;
8. Вокруг Солнца и Луны в перисто-слоистых облаках возникают светлые
круги (гало). В облаках среднего яруса – венцы;
9. Утренней росы нет;
29
10.Ласточки летают низко. Муравьи прячутся в муравейники.
Признаки теплого фронта:
С приближением теплого фронта к данному месту на горизонте
появляются перистые облака. По мере приближения фронта перистые облака
переходят в перисто-слоистые, которые постепенно уплотняются и занимают
все небо. В перисто-слоистых облаках появляется гало вокруг Солнца или
Луны. Облака переходят в слоисто-дождевые, из которых летом выпадает
дождь, а зимой снег. Давление быстро понижается, ветер усиливается и
делается порывистым.
Признаки холодного фронта:
Если к данному месту приближается холодный фронт, то на небе
появляются быстро движущиеся высококучевые облака. Далее появляются
перистые и перисто-слоистые облака, которые покрывают часть или все
небо. Давление резко повышается. Ветер усиливается, иногда имеет
шквальный характер, в момент прохождения фронта погода резко меняется,
но на короткое время.
Обработка материалов климатических наблюдений
1.
Построить гипсографический профиль, на который нанести точки
наблюдений и результаты измерений метеорологических элементов в виде
графиков.
2.
Сделать анализ микроклиматических различий исследуемого
природного комплекса. Выяснить влияние на микроклимат форм и элементов
рельефа, крутизны и экспозиции склонов, характера подстилающей
поверхности. Проследить, как изменяется температура и влажность воздуха,
скорость ветра с высотой.
3.
Сравнить микроклимат природных комплексов с климатом
района, характеристика которого дана в специальной литературе.
4.
Сравнить микроклиматы разных природных комплексов.
5.
Обработать результаты наблюдений по школьному календарю
погоды.
30
Отчет
Метеорологические
и
климатические
наблюдения
завершаются
составлением отчета. При написании отчета студенты используют данные,
полученные в период практики и заимствованные из метеорологических,
климатических справочников, атласов и других литературных источников.
План составления отчета:
Введение (местоположение района практики, время, цели и
1.
задачи практики, использованные приборы).
Краткий очерк климата района практики (характеристика
2.
климатообразующих факторов: географическое положение района, характер
подстилающей поверхности, особенности строения рельефа, радиационный
режим
и
тепловой
баланс,
особенности
атмосферной
циркуляции,
характеристика климата по отдельным элементам и по сезонам года).
Характеристика погоды за период наблюдений (общее описание
3.
погоды за период наблюдений: факторы, определившие ту или иную погоду,
-
циклоны,
антициклоны,
географические
типы
воздушных
масс,
атмосферных фронтов; количественные характеристики метеоэлементов, их
взаимосвязи, вытекающие из анализа сопряженных графиков хода различных
метеоэлементов, отклонения от «нормы» отдельных элементов и причины,
обусловившие их; выделение основных типов погоды и их характеристика).
Характеристика
4.
микроклимата
природно-территориального
комплекса – ПТК (краткая физико-географическая характеристика ПТК:
строение
рельефа,
особенности
почвенно-растительного
покрова,
поверхностные воды, грунтовое увлажнение, описание микроклиматических
точек
с
приложением
плана
их
расположения
в
пределах
ПТК,
микроклиматические различия отдельных участков ПТК, степень влияния
различных факторов на микроклимат).
5.
Влияние человека на климат. Степень изменения подстилающей
поверхности района полевой практики хозяйственной деятельностью
человека (вырубка лесов, распашка, лесопосадки, осушение и орошение
31
земель, строительство населенных пунктов и т.д.). Основные источники
загрязнения атмосферы. Охрана атмосферы.
6.
Выводы,
полученные
в
результате
метеорологических
и
микроклиматических наблюдений.
7.
Список использованной литературы.
8.
Приложение. В него помещаются полевые дневники студентов и
графические материалы, которые по формату не подходят к текстовой части
глав.
Текст отчета иллюстрируется сводными таблицами наблюдений,
сводными графиками хода основных метеоэлементов и температуры почвы,
сопряженными графиками, показывающими взаимосвязь метеоэлементов,
розой ветров, планом расположения точек микроклиматических наблюдений,
гипсографическим
профилем
маршрутных
микроклиматических
наблюдений. К отчету прилагаются метеорологические бюллетени и
школьный календарь погоды.
Защита отчета по полевой практике по метеорологии представляет собой
собеседование, в ходе которого выявляются знания студентов о климате
района практики и микроклимате природных комплексов исследуемой
территории.
Литература
1. Коротаев В.Г. Полевая практика по метеорологии в городских условиях.
Благовещенск: Тындинская типография, 1987.
2. Никонова М.А., Данилов П.А. Землеведение и краеведение. М.:
АКАДЕМИЯ, 2000.
3. Полевые практики по географическим дисциплинам. /Под ред. В.А.
Исаченкова. М.: Просвещение, 1980.
4. Тессман Н.Ф. Учебно-полевая практика по основам общего землеведения.
М.: Просвещение, 1975.
32