Визуализация ветра на картах погоды

  1. Обзор модели станции
  2. Векторная карта ветров
  3. Упрощает

Прежде чем мы начнем анализировать процессы, вызывающие ветер, вы должны быть знакомы с несколькими различными способами визуализации данных о ветре. Хотя существует много способов отображения данных о скорости и направлении ветра, ниже перечислены некоторые из наиболее распространенных способов.

Обзор модели станции

В качестве обзора давайте вспомним, как ветер отображается на модели станции. Помните, что одним из самых фундаментальных правил является то, что направление ветра всегда выражается как направление, из которого дует ветер, а не направление, в которое дует ветер. Так, если ветер дует, например, с севера, это «северный» (или «северный») ветер, а не «южный» или «южный» ветер. Я знаю, что поднимаю эту концепцию при каждом удобном случае, но об этом так часто забывают, что я хочу, чтобы вы думали об этом каждый раз, когда имеете дело с данными о ветре.

На модели станции тонкая сплошная линия, идущая наружу от символа покрытия неба, обозначает направление ветра. Вместо того, чтобы обозначать ветер общим направлением, таким как «север» или «юго-восток», синоптики обычно используют стандартные углы компаса для точной настройки направления ветра. Для иллюстрации, направление ветра с севера, как говорят, дует с направления 0 градусов. Ветер, дующий с востока, - это ветер под углом 90 градусов, а направление ветра в 270 градусов соответствует ветру, дующему с запада.

Что касается декодирования скорости ветра на модели станции, помните, что она всегда выражается в единицах узлов (1 узел = 1,15 миль в час). Для количественной оценки скорости ветра на линии по часовой стрелке линии, обозначающей направление ветра на станции, нарисованы выемки (называемые «зубцами ветра»). Каждая более длинная метка считается за 10 узлов. Более короткая выемка считается за пять узлов. Для очень сильных ветров «треугольная» колючка считается как 50 узлов. Если приземный ветер "спокойный", то он не имеет ни направления, ни скорости. В этом случае большой круг рисуется вокруг круга, представляющего метеостанцию. Помните, что если вам нужно проверить, как модель станции отображает определенную скорость и направление ветра, вы можете использовать интерактивный инструмент модели станции ,

Векторная карта ветров

Другой подход к отображению информации о ветре заключается в использовании векторной карты ветров. Чтобы понять этот тип отображения, нам сначала нужно обсудить, что означает вектор. Некоторые переменные (например, температура) имеют только одно значение в заданном месте и времени. Эти переменные называются скалярами . Другие переменные, такие как ветер, лучше представлены несколькими значениями. Эти переменные лучше всего представлены вектором . Как правило, когда мы говорим о переменной, являющейся вектором, мы имеем в виду, что эта переменная имеет величину и направление . Например, скорость ветра (или любая другая скорость в этом отношении) состоит из скорости ветра и направления ветра. Конечно, мы можем говорить только о скорости ветра или только о направлении ветра (оба они сами по себе являются скалярными значениями), но чтобы получить истинную картину ветра, нам нужно изучить векторное количество как скорости, так и направления.

Точно так же, как вы не думаете, что векторы относятся только к движению, учтите, что градиент температуры является векторной величиной. На последнем уроке мы узнали, как рассчитать величину градиента температуры, разделив изменение температуры на изменение расстояния. Однако, если вы подумаете об этом, вы поймете, что градиент температуры также имеет направление (или ориентацию). Поэтому профессиональные метеорологи считают, что вектор градиента температуры указывает на самое крутое изменение температуры и имеет величину, равную изменению температуры, деленному на изменение расстояния.

Чтобы узнать больше о том, как отображаются векторные величины, рассмотрим следующий составной график векторов ветра, созданный на основе данных, предоставленных Метеорологический центр в Плимутском государственном университете ,

Чтобы узнать больше о том, как отображаются векторные величины, рассмотрим следующий составной график векторов ветра, созданный на основе данных, предоставленных   Метеорологический центр в Плимутском государственном университете   ,

Составная векторная карта ветра от 16Z 14 мая 2012 года. Стрелки на этом графике представляют вектор ветра. Стрелка указывает направление ветра, а величина ветра пропорциональна длине стрелки. Для простоты интерпретации на заднем плане была добавлена ​​цветная контурная карта скорости ветра. Здесь соответствующий участок модели станции 16Z для сравнения.

Предоставлено: Центр погоды в Плимутском государственном университете.

Во-первых, обратите внимание, что векторные ветры изображены в виде стрелок. Эти стрелки указывают в направлении ветра (поэтому, если стрелка указывает на север, ветер дует на север). Обратите внимание, что мы по-прежнему сообщаем направление ветра, из которого идет ветер, независимо от его отображения (модель станции, вектор и т. Д.). Длина каждой стрелки пропорциональна величине вектора. Таким образом, чем длиннее стрелка, тем сильнее ветер. Иногда векторные участки имеют «ключ» со стрелкой определенной длиной и опорным значения. Чаще всего в случае векторных ветров контурный график скорости ветра (обычно с цветовой кодировкой) сопровождает векторы для простоты интерпретации.

Я также укажу, что в некоторых случаях векторы ветра не масштабируются относительно их величины. Вот пример верхний уровень векторных ветров в северном полушарии 1 января 2012 г. Обратите внимание, как векторные стрелки используются для обозначения направления, а цветные контуры используются для отображения скорости ветра. Суть этих типов отображения данных в том, чтобы уделить немного времени и сориентироваться в отношении того, что отображается.

Упрощает

Вы уже познакомились с картами ветра при изучении адвекции. Чтобы лучше понять эти карты, давайте рассмотрим еще несколько примеров и обсудим, как они построены.

Ниже приведен подробный анализ по моделям наземных станций и видимых спутниковых изображений на 2015Z 8 мая 2009 г. (анализ охватывал участки Центральной равнины и долины Среднего Миссисипи). Обратите внимание, что вы можете очень быстро увидеть всю схему циркуляции для этого региона (эта задача была бы более сложной, если бы у вас были только модели станций). С помощью линий тока вы можете легко определить области, где ветер собирается вместе и где он распространяется на части. Мы узнаем, что выявление этих регионов является ключевым для понимания характера поверхностного давления и погоды, возникающей в результате таких циркуляций.

Анализ поверхностного обтекания моделей станций и видимых спутниковых изображений в 2015Z 8 мая 2009 г.

Кредит: Центр Предсказания Шторма

Я должен отметить, что рисование упрощенных карт выходит за рамки этого курса. Тем не менее, вы должны понимать, как эти карты построены так, чтобы вы могли правильно их интерпретировать.

Когда синоптики вручную создают анализ потока, они обычно рисуют линии потока касательный местным ветрам. Думайте об обтекаемой линии как о пути, который проложит детский гелиевый шар, если его случайно отпустить, чтобы дрейфовать вместе с ветром. Каждая линия тока представляет траекторию движения воздуха в этом месте. Для наглядности полезно, если линии тока нарисованы как можно дольше со стрелкой в ​​точке завершения (стрелка всегда указывает в направлении, которое дует ветер). Нет жестких правил рисования линий тока. На самом деле линии потока могут начинаться или заканчиваться в любой точке и даже могут присоединяться или переходить. Иногда некоторые наблюдения за ветром игнорируются, когда прогнозист подозревает, что наблюдаемое направление ветра вызвано локальным эффектом и не представляет общей крупномасштабной картины. Помните, что линии тока - это визуализация общей циркуляции воздуха, а не точная установка направления ветра в определенном месте. (Кстати, если вы хотите увидеть линии в действии, проверьте этот интерактивный визуализация данных стр. Это дает вам отличное ощущение того, как атмосфера "течет".)

Как правило, упаковка линий тока должна качественно (и приблизительно) указывать скорость ветра; например, относительно большие градиенты линий тока должны иметь место в регионах, где скорости ветра относительно высоки (вы можете добавить или вычесть линии тока для улучшения представления). Иногда рационализированный анализ сопровождается контурный график скорости ветра а также (как вы видели на уроке по адвекции). Наконец, принято заканчивать обтекание областей, где есть резкие сдвиги ветра или где ветер сам по себе закручивается внутрь. Эти ситуации указывают на особые особенности поверхности, такие как центры низкого давления и впадины. Мы узнаем больше об этих функциях в этом уроке.

Для окончательного примера линий тока, проверьте изображение ниже. На этом рисунке показан 36-часовой прогноз, созданный компьютером, на 15 мая 2012 года. Обратите внимание, что все линии потока данных, кажется, сходятся в восточной Пенсильвании и центральной Вирджинии. Теперь посмотрим на прогноз осадков справа. Хммм ... должно быть что-то важное, что происходит вдоль этой функции приземного ветра, которая каким-то образом связана с осадками.

36-часовой компьютерный прогноз, который был действителен в 12Z 15 мая 2012 года. На левом графике показаны поверхностные линии тока и цветные контуры скорости ветра. Справа - контуры осадков, которые, как прогнозировалось, выпадут за 3 часа, предшествующие прогнозному времени (то есть между 09Z и 12Z 15 мая). Обратите внимание, что осадки примерно связаны с регионом, где все линии тока собираются вместе.

Кредит: NCEP и Penn State University

Чтобы понять такие ситуации, нам нужно больше знать о причинах ветра и последствиях, которые возникают в результате движения воздуха на поверхности. Читать дальше.