Погода по барометру

* Бланки для барографа можно скачать ниже / Barograph charts for printing can be downloaded below.

Будущая погода – на следующий день, месяц, сезон или год – интересовала людей всегда. В глубокой древности человек зависел от погоды не меньше, а, пожалуй, больше, чем сейчас. Первобытный собиратель корней растений, охотник, кочевник-скотовод, земледелец – все они нуждались в предвидении погоды. Что такое погода?

Пого́да — совокупность значений метеорологических элементов (атмосферное давление, температура, влажность и т.д.) и атмосферных явлений, наблюдаемых в определённый момент времени в той или иной точке пространства.

Явления природы, создающие погоду рассматривает метеорология, изучающая земную атмосферу и происходящие в ней физические явления и процессы.

Наблюдали за погодой ещё в древности, однако это, скорее, было дело любителей-энтузиастов. Изобретение первых метеоприборов (термометра и барометра) в XVII веке послужило началом инструментальных наблюдений. Связь между колебаниями «высоты» барометра и резкими изменениями погоды была настолько очевидной и впечатляющей, что ученые увидели в барометре универсальный инструмент для отгадывания ее тайн. Характер погоды стали считать целиком зависящим от давления. На барометрах появились уверенные надписи «сушь великая», «шторм» и другие. Между тем изменения погоды связаны не только с колебаниями давления, и когда барометр «ошибается», это означает, что ошибаемся прежде всего мы сами, приписывая зависимости погоды от давления абсолютный характер. При прогнозе погоды по местным признакам надо учитывать, как минимум, изменения давления, температуры воздуха, направления ветра и форму облаков.

Барометр сыграл колоссальную роль в деле становления прогнозов погоды. Со времени его изобретения и до второй половины XIX столетия, то есть в течение двух веков, показания барометра были практически единственным количественным признаком изменений погоды. Сложилась целая система «предсказаний одного наблюдателя».

Уже позже, во второй половине XIX - начале XX веков было дано начало развитию синоптической метеорологии (этот раздел метеорологии изучает атмосферные крупномасштабные процессы и занимается разработкой методов предсказания погоды), циклоны и антициклоны начали изучаться как основные погодообразующие механизмы.

Однако, остановимся на этом и переместимся в то время, когда барометр был единственным инструментом для предсказания погоды. Конечно, я воспользуюсь и современными достижениями метеорологии.

Из понятия "погода" следует, что один из метеорологических элементов - это атмосферное давление. Оно определяется весом воздуха над нами (от верхней границы атмосферы до поверхности моря) и связано с возникновением, развитием и разрушением циклонов, и антициклонов, которые, в свою очередь, образуют погоду.

Циклон - это область пониженного давления. Ветер всегда дует из области повышенного давления к области пониженного, отклоняясь вследствие вращения земли вправо (в северном полушарии). Поэтому в циклоне воздух из периферийных районов с более высоким атмосферным давлением устремляется к центру, где давление низкое, и отклоняется при этом вправо. Возникает воздушный вихрь с ветрами, направленными у поверхности земли к его центру и движущимися против часовой стрелки.

В центральной части циклона воздух поднимается вверх и затем растекается к его периферии. При подъеме воздух расширяется, охлаждается, содержащийся в нем водяной пар сгущается, конденсируется, образуя сначала мельчайшие капельки тумана - облака. Затем капельки начинают сливаться, увеличиваются в размерах и падают на землю в виде дождя. Поэтому в районе, через который проходит циклон, преобладает ненастная, ветреная, пасмурная погода: летом прохладная (вследствие облачности), дождливая, зимой большей частью с оттепелями и снегопадами.

Давление в центре циклона колеблется обычно в пределах 1000—970 мб (миллибар); в отдельных случаях оно может понижаться до 940—935 мб.

Циклоны не остаются долго на месте, они перемещаются чаще всего с запада на восток со скоростью около 30 км в час (или 700 км в сутки), постепенно разрушаются и исчезают (обычно через несколько дней после возникновения).

По распределению давления, направлению ветров, характеру погоды антициклоны являются полной противоположностью циклонов (слово «антициклон» значит «противоциклон», или «нечто противоположное циклону»). Единственное их сходство в том, что в центре как циклонов, так и антициклонов ветры самые слабые, а к периферии сила ветра усиливается.

Антициклон - это область повышенного давления. В антициклонах давление воздуха понижается к периферии, поэтому ветры в антициклоне (у поверхности земли) дуют от центра к периферии, отклоняясь вправо и направляясь по движению часовой стрелки. Воздух, стекающий от центра антициклона к его краям, непрерывно замещается воздухом, притекающим в верхних слоях атмосферы к центру антициклона и спускающимся к поверхности земли. Опускаясь, воздух нагревается, поглощает водяной пар, облака в нем рассеиваются. Поэтому в районе антициклона стоит ясная, безоблачная погода со слабыми ветрами: летом жаркая, зимой морозная, так как отсутствуют облака, которые предохраняют поверхность земли от остывания.

В центре антициклона давление может достигать 1070 мб, но в среднем оно равняется 1020—1030 мб.

Антициклоны охватывают более значительные площади, чем циклоны, они устойчивее, медленнее разрушаются, передвигаются с меньшей скоростью, иногда долго задерживаются на одном месте.

С приближением циклона давление воздуха понижается, а с приближением антициклона — повышается. Этот признак можно использовать при предсказании погоды. Кроме того, пользуясь особенностями распределения ветров в циклонах и антициклонах, можно определить и направление, в котором находятся от наблюдателя области повышенного и пониженного давления. Для этого нужно стать спиной к ветру, тогда область пониженного давления (циклон) будет находиться впереди слева от наблюдателя, а область высокого давления (антициклон) — сзади справа.

И так, для прогнозирования погоды важно не абсолютное значение атмосферного давления, а тенденция его изменения. Такая тенденция называется барометрической. Пользуясь барометром сложно определить такую тенденцию, для этого нужно постоянно вести наблюдения за перемещением стрелки барометра, а так же, фиксировать значения давления за определенный период времени. Для этой цели был сконструирован барограф. Это тот же барометр, но с возможностью записи значений атмосферного давления за определенный промежуток времени. Запись выполняется пером на диаграммной бумажной ленте укреплённой на барабане. В результате, получаем график (барограмму) изменения давления за сутки или неделю.

Рассмотрим отечественный барограф М-22А:

Приёмная часть барографа состоит из нескольких анероидных коробок, скрепленных вместе. При изменении атмосферного давления коробки сжимаются или растягиваются, в результате чего их крышка перемещается вверх или вниз. Это перемещение через рычажный механизм передаётся перу, которое чертит кривую на разграфленной ленте. Барабан с бумажной лентой (бланки для печати можно скачать ниже) перемещается благодаря часовому механизму. По времени полного оборота барабана барографы подразделяются на суточные и недельные.

Мне попался барограф с суточным заводом механизма (М-22АС), но я отдельно приобрел часовой механизм с недельным заводом.

Технические характеристики:

Некоторые правила прогнозирования.

И так, основное правило - устойчивое падение давления говорит о приближении циклона и ухудшении погоды, а устойчивое повышение давления - о приближении антициклона и улучшении погоды.

Однако, повторюсь, нас интересует барометрическая (барическая) тенденция - величина изменения атмосферного давления каждые три часа в течении полусуток или суток. Так же, важна скорость такого изменения.

• Повышение: 1 - 2 гПа/ч (3 - 6 гПа/3 ч) - переменно (краткосрочное изменение).
• Повышение:  0,25 - 0,5 гПа/ч (0,75 - 1,5 гПа/3ч) - антициклон (долгосрочное изменение).
• Снижение: 1 - 2 гПа/ч (3 - 6 гПа/3ч) - буря, Летом - гроза.
• Снижение: 0,25 - 0,5 гПа/ч (0,75 - 1,5 гПа/3ч) - циклон (долгосрочное изменение).

По данным сайта, для регионов Северного и Балтийского морей (40 - 60 градусов северной широты), барическая тенденция может быть такой:

• Изменение за 1 час: | > + 1,3 hPa | +2 bis +3 hPa | > +3,3 hPa | -1 bis -2 hPa | > -2 hPa |
• Изменение за 3 часа: | > + 4 hPa | +6 bis +9 hPa | +10 hPa | -3 bis -6 hPa | > -6 hPa |

На этом сайте представлен ещё один способ прогнозирования по изменению давления за 3 часа:

На барограмме тренд давления выглядит следующим образом:

Кривая выпуклостью вверх:

• при падении давления (давление падает ускоренно) - можно ждать сильного ветра и значительного ухудшения погоды (1);
 

Коль давление уменьшается
За кривою наблюдай;
Если кверху выгибается, -
Свежих ветров ожидай. 

• при повышении (давление повышается замедленно) - к улучшению погоды, можно ожидать продолжительную маловетреную, штилевую, ясную погоду в результате прохождения антициклона или края антициклона (4).

Ну, а вот когда давление
Начинает возрастать,
То обратное явление
Можно часто наблюдать:
Вверх кривая выгибается -
К маловетрию, к штилям,
 

Кривая выпуклостью вниз:

• при падении давления (давление падает замедленно) - ослабление ветра и некоторое улучшение погоды (3);
 

Если ж выпуклостью книзу
Направляется черта,
То погоды лишь капризы
И не будет ни черта.
 

• при повышении (давление повышается ускоренно) - может усилиться ветер (2).
 

Вниз дугою обращается -
Большей частию к ветрам
 

Некоторые другие особенности:

- Если запись на барограмме имеет вид слабо волнистой, горизонтальной кривой, то установившаяся погода сохранится в течение 12 часов и более. Подобный график барографа наблюдается при прохождении центральной области обширного антициклона или края циклона или антициклона.

Скачет стрелка вверх и вниз,
То погоды лишь каприз.
Если ж медленно движенье, -
Жди надолго измененья.

- Если запись на барограмме имеет волнообразную форму, в которой обнаруживаются две ложбины с промежутком около 2-х суток, это означает, что через данный район проходит серия циклонов, и весьма вероятно, что через такой же промежуток времени давление снова упадет в связи с очередным прохождением циклона и временным ухудшением погоды.

- График равномерного падения давления происходит при приближении теплого фронта.

- Равномерное падение давления и затем ровный ход или увеличение давления наблюдается на графике барометра при про­хождении теплого фронта.

- После прохождения холодного фронта кривая обычно резко изгибается, и график вычерчивает линию повышения давления, но за 1-3 часа прохождения холодного фронта график может указывать на кратковременное падение давления.

При низком барометре первый подъем.
Шквалов здоровых, бесспорно мы ждем.

Важное замечание.

Картинка выше не совсем точно показывает барическую тенденцию, т.к нужно ещё учесть суточный ход барометра. Эта информация была взята из другого "калькулятора" погоды - The Sager Weathercaster (декларируемая точность прогноза 90%).
Нормально, если стрелка барометра немного поднимется между  4 и 10 часами утра, и потом снова поднимется между  4  и 10 вечера. Кроме того, это нормально для барометра, если его показания  незначительно падают между  10 утра и 4 вечера и снова между 10 часами вечера и 4 утра. Эти изменения давления особенно четко выражены в тропических широтах. С увеличением широты амплитуда суточных колебаний уменьшается и уже на широте 60 градусов составляет около 0,3 гПа.

Красная линия отображает суточный ход барометра, а черная линия отображает текущие показания барографа.

А) Барограф вычерчивает ровную линию, что может говорить о стабильном давлении, но памятуя о суточном ходе, давление должно было расти. Поэтому, считается, что давление медленно падает.

В) Аналогично ситуации А), но давление медленно повышается.

С) Давление падает, но должно было расти, значит оно падает ускоренно.

Е) Давление незначительно упало, но должно было повыситься, а значит оно падает медленно.

D) Барограф вычерчивает повышение при том, что давление и так должно было расти, значит считается, что давление растет ускоренно.

Давление и сила ветра.

По барометрической тенденции можно предсказать силу ветра. Руководствуются следующими критериями: если давление понижается на 1 гПа/ч, скорость ветра составит 5—8 м/с, если на 2 гПа/ч — 11—13 м/с, если на 3 гПа/ч — 17—20 м/с.
В отдельных случаях при понижении давления на 3 мб/ч скорость ветра может превзойти 20 м/с. При штормах, особенно сильных, давление может понизиться до 15 гПа/ч. Такая фантастическая барометрическая тенденция является показателем надвигающегося урагана со скоростью ветра 25 м/с и более и часто соответствует моменту прохождения яхты до или после «глаза циклона».

Бланки для барографа / Barograph Charts:

Представленные бланки подойдут для барографа М-22А, для других моделей - я не знаю, нужно экспериментировать.

Бумага / Paper: А3 (ISO).
Количество бланков / Number of charts: 3 шт. / 3 pieces.
Размер бланка: 307 х 95 мм. / Size of chart: 307 x 95 mm.
Формат файла / File format: PDF.

Недельные бланки / Weekly Charts:

• 950 - 1050 гПа / hPa; Понедельник / Воскресенье (Monday / Sunday).

• 710 - 790 мм. рт. ст. / mm. hg; Понедельник / Воскресенье (Monday / Sunday).

• 28.0 - 31.0 дюймы рт. ст. / in. hg; Понедельник / Воскресенье (Monday / Sunday).

Суточные бланки / Daily charts:

• 950 - 1050 гПа / hPa 

Чистый шаблон / Blank template (SVG for Inkscape):

• Недельные / Weekly (гПа; мм. рт. ст.; дюймы. рт. ст. / hPa; mm. hg.; in. hg)
• Суточный / Daily (гПа / hPa)

* Если будут какие-то замечания, сообщите в комментариях /  If you have any comments, let me know.

Все бланки нарисованы мною в программе Inkscape. Бланки в гПа "срисованы" с оригинала. Расстояние между линиями поля записи = 0,75 мм. Если перевести 0,75 мм.рт.ст. в гПа, мы получим ровно 1 гПа. Поэтому, расстояние между линиями бланка в мм. рт. ст. = 1 мм. Соответственно, для бланка в дюймах рт. ст., линии были размещены на расстоянии 2,54 мм каждая или 0,1 дюйма.

Самое сложное - это дуга. Для бланка в гПа хорда между 950 - 1050 гПа равна ровно 75 мм. (100 х 0,75), а её высота - 5 мм. Отсюда, радиус круга, образующего такую дугу = 143,13 мм., а угол - это переменная величина, которая зависит от ширины поля для записи или оформления бланка.
Расстояние между 9-тью дугами недельного бланка = ровно 30 мм. (10/3 мм между соседними). Суточного - 2,83 мм., межу соседними дугами. Это расстояние одинаково для всех бланков.

За основу всегда брался бланк в гПа (дуги не меняли своего положения относительно центральной линии, но изменялся угол дуги в зависимости от оформления). Также, не изменялась ширина бланка.

Для печати нужно использовать глянцевую бумагу (плакатную). Обычная писчая бумага не подходит, т.к из-за медленного перемещения барабана барографа, чернила будут сильно впитываться в бумагу и растекаться по ней.

• • • 

Надеюсь, теперь барометр и барограф для вас - это не просто украшение интерьера, а и полноценный метеорологический инструмент позволяющий предсказывать погоду.

----------------------------
 
This work by Denis Monatko is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.