Обработка шаропилотных наблюдений

Обработка шаропилотных наблюдений заключается в определении скорости и направлении ветра на различных высотах по горизонтальным проекциям шара-пилота. Обрабатывать шаропилотные наблюдения можно двумя способами: графическим и аналитическим. Обработка шаропилотных наблюдений графическим способомпроизводится с помощью планшета А-30.

4.7.1. Планшет А-30 предназначен для определения скорости и направления ветра графическим методом при обработке шаропилотных наблюдений. Планшет А-30 состоит из 3-х частей:

1. Металлический круг, у которого справа по окружности нанесены значения вертикальных углов от 0^о до 90^о в удвоенном масштабе и оцифрованы через 5^о.

Справа на номограмме Молчанова нанесены кривые – котангенсоиды, построенные по уравнению:

L = H × ctg(δ) (16),

где  L – горизонтальное удаление шара-пилота, Н – высота шара-пилота, δ – вертикальный угол. Кривые оцифрованы высотой (Н). (Цифра 5 соответствует высоте 500метров,10 – 1000м и т.д. До высоты 2000 метров кривые проведены через 100 метров, с 2000м до 6000м – через 200м и с 6000м до 9000м – через 500м). Котангенсоида – это геометрическое место точек горизонтальных удалений, соответствующих определенной высоте, но различным вертикальным углам.

Слева и внизу нанесена масштабная сетка, размер клетки 2х2 мм, что на местности соответствует 60х60 метров.

2. Подвижный прозрачный круг, по окружности которого нанесены азимуты от 0^о до 360^о через 1^о и оцифрованы через 10^о.

3. Подвижная линейка, рабочий край которой проходит через центр планшета.

Все три детали в центре соединены винтом. Центр планшета принимается за место установки теодолита.

Шар-пилот №_________

Дата ______________ Время ______час. _____ мин. _____ час. _____ мин.

          (число, месяц, год)                  (местное ср. солнечное)           (московское декретное)

Оболочка №______ Вес оболочки _________гр. Вес фонарика ________ гр.

Свободная подъемн. сила___ гр Длина окружн. ___ см Попр. множитель __

Вертикальная скорость ______ м/мин  Испр. на плотность ________ м/мин

Давление _______ гПа Температура: по сухому _____ по смочен. _______

Влажность относительная _________ %

Причина прекращения наблюдений_________________

________________________________________________

Шар скрылся в ______________________ направлении

Форма и высота облаков, в которые вошел шар (по

               моменту «туманится»)

над поверхностью земли __________________________

над уровнем моря__________________________________

Наблюдал и обработал ____________________

                                                        (фамилия)

          Проверил________________________________

                                       (фамилия, дата)

Рис. 15. Книжка для записи шаропилотных наблюдений КАЭ-1

Рис.16. Таблица для записи координат шара-пилота в книжку КАЭ-1

Обработка шаропилотных наблюдений графическим способом производится следующим образом:

1. Определяют высоту шара-пилота над поверхностью земли (Н), умножая вертикальную скорость шара-пилота (W) на время (τ) и записывают в книжку КАЭ-1 в графу "Высота шара-пилота над поверхностью земли".

Н=W× τ (17).

 До 3-х минут высоту определяют через 0,5 минуты; с 3-х до 10 минут – каждую минуту, а затем через 2-е минуты.

2. На планшет А-30 наносят проекцию шара-пилота по его координатам: вертикальному углу (δ), азимуту (α), высоте (Н) следующим образом:

· Рабочий край линейки, проходящий через центр круга, подводят к значению вертикального угла на металлическом круге.

· Вращая подвижный прозрачный круг, под рабочий край линейки подводят значение азимута.

· В месте пересечения рабочего края линейки с котангенсоидой (L=H*ctgδ), соответствующей данной высоте шара-пилота, ставят точку проекции и оцифровывают ее временем. Таким образом, на планшет А-30 наносят точки 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; и т.д. До 3-х минут точки проекции наносят через 0,5 минуты, с3-х до 10 минут – каждую минуту, после 10 минут – через 2 минуты.

· Если первые точки проекции невозможно нанести на планшет, то масштаб по высоте увеличивают в 2 или 10 раз. Если точки проекции будут выходить за пределы круга, то масштаб по высоте уменьшают в 2 или 10, или 20 раз. При изменении масштаба последнюю точку, нанесенную в прежнем масштабе, обязательно повторяют в новом масштабе.

3. Определяют скорость ветра (f) в атмосфере по проекции шара-пилота следующим образом:

· Вращая подвижный прозрачный круг, располагают две соседние точки проекции на одной линии масштабной сетки и подсчитывают количество клеток (n) в данном отрезке.

·  Если интервал времени между точками проекции составляет 0,5 минуты (30 секунд), то скорость ветра будет равна удвоенному количеству клеток планшета (2п)

 (м/с) (19)

где, f – скорость ветра, L – горизонтальное удаление шара-пилота, τ – интервал времени, n – количество клеток в проекции, 60 метров – масштаб одной клетки на местности, 30 секунд – интервал времени.

· Если интервал времени между точками проекции составляет 1минуту, то скорость ветра будет равна количеству клеток проекции, т.к.

(20)

· Если интервал времени между точками проекции составляет 2 минуты, то скорость ветра равна количеству клеток проекции деленному на 2, т.к. 

(21)

При определении скорости ветра учитывают масштаб нанесения проекции. Если при нанесении проекции шара-пилота масштаб по высоте был увеличен, то количество клеток проекции (n) надо уменьшить в такое же количество раз. Если при нанесении проекции шара-пилота масштаб по высоте был уменьшен, то количество клеток проекции (n) надо увеличить в такое же количество раз. (Например, в проекции между 10-й и 12-й минутами количество клеток n = 22.  Масштаб не изменялся. Тогда скорость ветра м/с).

4. Определить направление ветра в атмосфере по проекции шара-пилота.

Две соседние точки проекции расположить на одной линии масштабной сетки. Направление ветра в градусах отсчитать по шкале подвижного круга планшета в том месте, где она пересекает диаметр неподвижного круга со стороны меньшей минуты (откуда дует ветер). Значения скорости и направления ветра записать в книжку КАЭ-1 (рис. 16).

5. Высоту середины слоя над поверхностью земли определить как среднее арифметическое и округлить до 10 метров. Пример приведен в таблице 6 для вертикальной скорости 180 м/мин и высоты теодолита над уровнем моря 200 метров.

Таблица 6

6. Высоту середины слоя над уровнем моря определить прибавлением высоты теодолита над уровнем моря к высоте середины слоя над поверхностью земли (Таблица 6).

7. Определить высоту нижней границы облаков над поверхностью земли. Для этого вертикальную скорость шара-пилота нужно умножить на время, когда шар начинает туманиться при входе в облака.

Н_н.г.обл=W×t_тум (22)

(Например, вертикальная скорость шара-пилота W=180м/мин, а шар начинает туманиться в 9минут 42секунды. Необходимо время перевести в минуты, поделив секунды на 60, будет 9,7минуты. Н_н.г.обл=W × t_тум=180 × 9,7=1746метров).

8. Определить высоту нижней границы облаков над уровнем моря, прибавив высоту теодолита над уровнем моря. (Например, 1746+200=1946м).

9. Определить скорость и направление ветра на стандартных высотах 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,6; 0,9км над поверхностью земли и 0,5; 1; 1,5; 2; 3; 4км и т.д. над уровнем моря путем линейной интерполяции данных между соседними серединами слоев, лежащих выше и ниже определенной стандартной высоты. Например, найти направление и скорость ветра на стандартной высоте 0,2км над поверхностью земли, используя данные в таблице 7.

Таблица 7

Если при изменении высоты на 90 метров (230-140=90м) направление ветра изменяется на 12⁰ (248-236=12⁰), а скорость изменяется на 4м/с (12-8=4м/с), то при изменении высоты на 30метров (находим разность между стандартной высотой и ближайшей высотой середины слоя над поверхностью земли 230-200=30м) направление изменится на , а скорость изменится на . Полученные изменения направления и скорости ветра прибавляют к значениям направления и скорости ветра на ближайшей высоте середины слоя или вычитают в зависимости от хода направлении и скорости ветра в слое. Таким образом, направление ветра на высоте 0,2км будет 248-4=244⁰, а скорость ветра 8+1,3 = 9,3м/с ≈ 9м/с.

10. Определить скорость и направление ветра на изобарических поверхностях путем линейной интерполяции (см. пункт 9 практической работы №4). Примерные высоты изобарических поверхностей над уровнем моря приведены в таблице 8.

Таблица 8

(Обработка данных шаропилотных наблюдений аналитическим способом с помощью персонального компьютера рассмотрена в практической работе №11 по Программному обеспечению профессиональной деятельности).