## 3. Метеорологические наблюдения

Реки, в том числе и малые, по образному выражению крупнейшего русского климатолога А.И. Воейкова, являются «продуктом климата», их жизнь во многом определяется его особенностями. Поэтому при изучении рек и других водоемов обычно выполняют и некоторые метеорологические наблюдения.

Необходимое оборудование для проведения метеорологических исследований:

- Термометр (для измерения температуры воздуха),
- барометр (для измерения величины атмосферного давления),
- гигрометр (для измерения влажности воздуха),
- анемометр и флюгер (для измерения скорости и направления ветра).

С помощью этих приборов вы можете оборудовать постоянную метеоплощадку, например, на школьном дворе, или использовать их во время экспедиций. Метеорологические наблюдения принято проводить три раза вдень — в 8, 14 и 20 часов (т.е. утром, днем и вечером). Вы можете подобрать для себя более удобный график, главное — не забывать указывать точное время ваших наблюдений. Обычно метеонаблюдения выполняют по следующему плану:

1. За 30 мин до начала срока наблюдения отмечают атмосферные явления — это все виды осадков (дождь, морось, роса, снег), туманы, электрические явления (гроза, зарницы), а также шквалы, смерчи и т.п. Укажите интенсивность осадков — сильный дождь, моросящий, ливень, идет весь день, продолжался 10 минут и т.п.

2. Затем определяют скорость и направление ветра. Скорость ветра измеряют в м/с и используют для этого специальные приборы — анемометр и флюгер. У анемометра имеется специальная вертушка, которая вращается под действием ветра — чем сильнее ветер, тем больше скорость вращения. У флюгера скорость ветра определяют по величине отклонения специальной дощечки от вертикального положения — чем больше отклоняется дощечка, тем больше скорость ветра. Иногда скорость ветра определяют в баллах — от 0 (штиль, безветрие) до 12 (ураган). Эта условная градация называется шкалой Бофорта по имени предложившего ее в 1806 году английского ученого Ф. Бофорта и используется до сих пор, прежде всего моряками. Если у вас на вооружении нет никакого прибора для измерения скорости ветра, то ее можно оценить по косвенным признакам (см. табл. 1). Если же у вас нет возможности наблюдать какие-либо из указанных признаков (например, вы стоите посреди поля, поблизости нет ни деревьев, ни водоемов, у вас нет спичек, флагов и т.п.), укажите силу ветра по собственному впечатлению: сильный, умеренный, слабый или штиль (тихо).

Таблица 1. Определение скорости ветра

Балл | Название (по Бофорту) | Скорость, м/с | Признаки
--- | --- | --- | ---
0 | Штиль | 0...0,5 | Дым поднимается вверх, флаг висит, поверхность воды зеркальная
1 | Тихий | 0,5...2,0 | Дым слабо отклоняется, шелестят листья, слабо отклоняется пламя спички или свечи, плавно колеблется поверхность воды
2...3 | Слабый | 2...5 | Качаются тонкие ветви, флаг развевается, пламя свечи быстро гаснет, заметные волны на воде
4 | Умеренный | 5...8 | Раскачиваются большие ветви, флаг вытягивается, поднимается пыль, появляются волны с барашками
5 | Свежий | 8...10 | Раскачиваются тонкие стволы, свистит в ушах, наблюдаются многочисленные барашки на волнах
6...7 | Сильный | 10...15 | Раскачиваются деревья, флаг хлопает и срывается, тонкие деревья гнутся, ветер срывает с поверхности воды белую пену
8...9 | Крепкий или шторм | 15...20 | Ломаются тонкие деревья, трудно передвигаться против ветра, повреждаются крыши, волны большой величины
10...12 | Ураган | Более 20 | Сильные разрушения, наблюдения невозможны

Направление ветра определяют по флюгеру и выражают в румбах, т.е. направлениях относительно сторон света. Важно при этом всегда помнить, что за направление ветра принимается то, откуда дует ветер. В румбах направление ветра записывают следующим образом: северный — С, южный — Ю, западный — З, восточный — В, северо-западный — С-З, северо-восточный — С-В, юго-западный — Ю-З, юго-восточный — Ю-В.

Настоящий флюгер, который используют на метеоплощадках, делают на заводе и он имеет достаточно сложную конструкцию. Более простой, но вполне надежный флюгер можно изготовить самостоятельно. Для этого вам потребуются следующие материалы:

- Деревянная дощечка.
- Толстый гвоздь или деревянный штырь.
- Легкая металлическая или гладкая пластмассовая трубка с отверстием с одной стороны (например, футляр от медицинского термометра).
- Толстая «соломинка» для коктейля или тонкая деревянная палочка или щепка.
- Тонкий картон (подойдет пакет из-под молока или сока).
- Резиновое кольцо (тонкая резинка).
- Клей, ножницы.

### Как изготовить флюгер

- Подберите толстый гвоздь или деревянный штырь с таким расчетом, чтобы металлическая трубка с глухим концом могла на нем свободно вращаться, но не очень раскачиваться.
- На дощечке отметьте стороны горизонта, а в центре укрепите гвоздь или деревянный штырь (рис. 2а).
- При помощи резинового кольца закрепите «соломинку» или палочку горизонтально на верхней части металлической трубки и наденьте трубку на штырь (или гвоздь).
- Из тонкого картона вырежьте небольшой наконечник и оперение стрелы и приклейте их к «соломинке» (палочке) (рис. 2б). Наконечник можно вставить в слегка надрезанный конец «соломинки».
- С помощью компаса сориентируйте готовый флюгер по сторонам света.
- Под действием ветра стрелка такого флюгера будет устанавливаться навстречу ветру, т.е. своим наконечником будет указывать, откуда дует ветер, т.е. его направление. Этот флюгер можно держать в разобранном состоянии, а в нужное время и в нужном месте его легко собрать и установить. При установке флюгера следите за тем, чтобы дощечка была горизонтальна и не забывайте ориентировать его относительно сторон горизонта.
- За неимением флюгера направление ветра можно определить старинным «пиратским» способом — облизать палец (обязательно чистый!) и поднять его вверх, а румб ветра определить по компасу. Можно оценить направление ветра и с помощью легких пушистых семян одуванчика, правда для этого ветер должен быть не очень слабым.

Рис. 2. Как изготовить флюгер.

3. Далее необходимо указать наличие облачности и ее степень в баллах. Степень облачности определяется по десятибалльной шкале от 0 до 10 следующим образом:

ясно | 0 баллов,
незначительная облачность | 1-4 баллов,
половина неба в облаках | 4-6 баллов,
облачно с просветами | 7-9 баллов,
пасмурно | 10 баллов.

Выполнение первых трех пунктов плана займет у вас некоторое время — примерно те самые 30 минут, о которых говорится в пункте 1. После этого:

4. В срок наблюдения (8 часов, 14 часов, 20 часов или в соответствии с вашим графиком) фиксируют температуру воздуха в 0С. Температуру измеряют термометром, выбирая для этого затененное место, куда не попадают прямые солнечные лучи. В противном случае термометр нагреется и будет показывать не температуру воздуха, а свою собственную. В тени термометр надо выдержать до тех пор, пока его столбик не остановится и показания не будут постоянными в течение 1 минуты.

Внимание! Необходимо использовать только спиртовой термометр, так как многие бытовые термометры содержат ртуть — очень токсичное и легколетучее вещество. Стеклянный термометр может разбиться, а ядовитое вещество — попасть в организм детей.

5. Отмечают значения влажности воздуха (в %) и атмосферного давления (в миллиметрах ртутного столба — мм. рт. ст.). Для измерения влажности воздуха служит специальный прибор — гигрометр (от греческого слова гигрос — «влажный». Величину атмосферного давления определяют по барометру (от греческого барос — «тяжесть»). Эти приборы могут иметь различное устройство и быть достаточно сложными. Для ваших работ вполне подойдут те, которыми мы пользуемся в своих домах и квартирах. Удобно, если такой бытовой прибор одновременно показывает и температуру, и величину атмосферного давления и относительную влажность воздуха. Прибор выдерживают в затененном месте — об этом говорилось в п. 4. Это важно не только для определения температуры, но и влажности воздуха. Если давление воздуха заметно изменяется только на больших расстояниях, то значения влажности воздуха гораздо более изменчивы. Влажность воздуха в квартире или в рюкзаке, в котором вы несли прибор не соответствует влажности воздуха на лесной поляне или берегу озера.

Результаты метеорологических наблюдений записываются простым карандашом в журнал в форме таблицы 2.

Старайтесь придерживаться приведенного плана метеорологических наблюдений. Если по каким-то причинам вам это не удастся — проведите их тогда, когда это будет возможно, указав время и место наблюдений. В столбце «Примечания» отметьте причину, по которой не удалось выполнить наблюдения вовремя или в полном объеме (например, «Не работает термометр, температуру воздуха определить не удалось»).

Таблица 2. Результаты метеорологических наблюдений

Место наблюдения...............................................

1 | Дата |  |  |
2 | Время |  |  |
3 | Облачность, баллы |  |  |
4 | Атмосферное давление, Р, мм. рт. ст |  |  |
5 | Скорость ветра, V, м/с |  |  |
6 | Температура воздуха, t, оC |  |  |
7 | Влажность воздуха, r, % |  |  |
8 | Атмосферные явления |  |  |
9 | Ф.И.О. наблюдателя |  |  |
10 | Примечания |  |  |

Интересно определить величину рН (как определяется рН — см. далее, в главе 6. Гидрохимические наблюдения) в выпавших осадках (дожде или снеге). Для многих промышленных регионов значимой является проблема кислых дождей, для которых характерна величина рН < 5. (величина рН чистого снега или дождя — 5,65). Чаще всего закисление происходит там, где работают металлургические, энергетические и химические предприятия. Промышленные выбросы этих предприятий содержат вещества, которые при растворении в воде образуют кислоты (сернистый газ, оксиды азота и др.). Кроме них, в выбросах могут содержаться пылевые частицы, соединения тяжелых металлов, вредные органические вещества. Эти выбросы могут переноситься ветром на значительные расстояния и оказывать вредное воздействие не только на прилегающие территории, но и на удаленные районы. Деятельность некоторых других промышленных производств, в частности, цементных производств или котельных, наоборот, может приводить к защелачиванию атмосферных осадков, например, снега, когда величина рН > 5,65. Так, в зоне влияния этих производств величина рН снега может составлять до 6,5.

Для того, чтобы отобрать пробу дождевой воды, понадобится стеклянный химический стакан или обычная банка с широким горлом. Эту посуду необходимо вымыть и ополоснуть дистиллированной водой, а затем дождевой. Если дистиллированная вода не доступна, можно использовать чистую кипяченую воду, только в этом случае нужно еще тщательней промывать посуду исследуемой водой.

Подготовленная посуда устанавливается под дождем на открытой площадке, вдали от деревьев и домов. Сразу после окончания дождя определите величину рН в собранной воде тем же способом, которым вы определяете рН в реках, например, с помощью индикаторной бумаги или специальным прибором рН-метром, если есть такая возможность. Кроме того, измерив высоту образовавшегося в вашем стакане или банке слоя воды (в миллиметрах), вы сможете оценить и количество выпавших осадков. Важно только в этом случае обязательно указать период наблюдений, отметив с какого и по какое время ваша мерная посуда находилась на открытой площадке (например, «В период с 14.30 до 18.00 выпало 6 мм осадков»). Запишите в вашем дневнике измеренное значение рН дождевой воды, при этом укажите время, когда шел дождь, его продолжительность, интенсивность дождя (моросящий, слабый, сильный, ливень) и направление ветра.

Чтобы измерить величину рН снега, отберите пробу в чистую посуду, ополоснутую растопленной снеговой водой, прикройте ее сверху (можно листом бумаги) и дайте снегу растаять при комнатной температуре, а затем определяйте рН в талой воде обычным способом. При отборе пробы важно собрать не верхний или средний слой снега, а представительную пробу по всей высоте снежного покрова, поэтому пробоотбор можно проводить с помощью металлической трубки из нержавеющей стали. Погрузив трубку в снег до упора, откопайте трубку деревянной или стальной лопаткой, подведите лопатку снизу и выньте трубку вместе с пробой снега. Осторожно осмотрите дно снежного столбика, удалите землю и засохшие травинки, если они есть, и аккуратно перенесите пробу в подготовленную для этого посуду. Для более полного перенесения пробы можно пропихнуть снежный столбик чистой стальной трубкой чуть меньшего диаметра с запаянным концом или просто резко постучать по стенкам вашего импровизированного пробоотборника.

Отметив высоту погружения столбика в нескольких местах в конце февраля - начале марта и вычислив среднее значение, можно получить высоту снежного покрова, выпавшего за холодный период года. Сравнение этого показателя по годам поможет определить более или менее снежные годы, подскажет, сколько воды будет в половодье. Более подробную информацию о пробоотборе и исследованиях снежного покрова можно найти в книге [Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. — Л.: Гидрометеоиздат, 1985.], см. Приложение 6. Рекомендуемая литература.