Изобары

Изобары — это линии на карте, диаграмме или графике, соединяющие точки с одинаковым значением атмосферного давления. В метеорологии и климатологии изобары являются одним из основных инструментов анализа полей давления и используются для построения синоптических карт, прогнозирования погоды и изучения общей циркуляции атмосферы. Термин происходит от греческих слов «isos» (равный) и «baros» (тяжесть, вес).

История

Понятие изобар впервые было введено в метеорологическую практику в XIX веке. Одним из пионеров использования изобар для анализа погоды считается немецкий физик и метеоролог Генрих Вильгельм Дове, который в 1830-х годах начал строить карты с линиями равного давления. Однако систематическое применение изобар стало возможным после изобретения барометра-анероида и организации сети метеостанций. В 1860-х годах британский метеоролог Роберт Фицрой, основатель первой государственной службы прогнозов погоды (Метеорологического бюро Великобритании), начал публиковать синоптические карты с изобарами для моряков. К концу XIX века изобары стали стандартным элементом синоптических карт, а их анализ лёг в основу барических систем — циклонов и антициклонов.

Физическая основа

Изобары отображают распределение атмосферного давления, приведённого к уровню моря. Давление измеряется в гектопаскалях (гПа), миллибарах (мбар) или миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). На стандартных синоптических картах изобары проводятся с шагом 5 гПа (например, 1000, 1005, 1010 гПа и т. д.). В горных районах, где давление на уровне станции сильно отличается от давления на уровне моря, используется специальная редукция.

Виды и применение

Синоптические карты

Основное применение изобар — построение приземных синоптических карт. По конфигурации изобар метеорологи определяют:

• Барические системы: замкнутые изобары вокруг областей низкого давления (циклоны) и высокого давления (антициклоны). В центре циклона давление минимально, в центре антициклона — максимально.
• Барические гребни и ложбины: вытянутые области повышенного (гребни) или пониженного (ложбины) давления, где изобары имеют U-образную или V-образную форму.
• Барические седловины: области между двумя циклонами и двумя антициклонами, где изобары имеют форму, напоминающую седло.
• Градиент давления: расстояние между изобарами. Чем ближе изобары друг к другу, тем больше барический градиент и, следовательно, сильнее ветер (по закону ветра, направление ветра параллельно изобарам, а скорость обратно пропорциональна расстоянию между ними).

Аэрологические диаграммы

В высотной метеорологии (аэрологии) изобары используются на картах барической топографии — например, на картах абсолютной топографии (АТ-850, АТ-500, АТ-300 и др.), где изолинии соединяют точки с одинаковой высотой поверхности равного давления (изобарической поверхности). Такие карты позволяют анализировать поля ветра, температуры и влажности на разных высотах.

Климатология

В климатологии изобары применяются для построения карт среднего многолетнего давления (например, среднего давления за январь или июль). По таким картам изучают сезонные особенности циркуляции атмосферы, расположение постоянных барических центров действия (например, Исландский минимум, Азорский максимум, Сибирский антициклон).

Примеры барических образований

Ограничения и особенности

• Изобары на синоптических картах проводятся по данным наземных метеостанций, которые распределены неравномерно (особенно над океанами и горными районами). Поэтому точность построения изобар зависит от плотности сети наблюдений.
• Вблизи гор изобары могут искажаться из-за орографических эффектов (например, фёнов, горно-долинной циркуляции). Для учёта этих эффектов применяют специальные методы анализа (например, учёт местных поправок).
• Изобары не учитывают мелкомасштабные флуктуации давления (например, от отдельных шквалов или турбулентности) — они сглаживаются при интерполяции.

Интересные факты

• Самое низкое атмосферное давление, зафиксированное на Земле (на уровне моря), составило 870 гПа — в центре тайфуна «Тип» (1979 год, Тихий океан). Самое высокое — 1084,8 гПа — в Агинском (Забайкалье, Россия, 2001 год).
• В XVIII веке, до появления изобар, метеорологи использовали только таблицы наблюдений и не могли визуализировать поле давления.
• В России первые синоптические карты с изобарами начали составлять в 1870-х годах в Главной физической обсерватории (ныне ГГО им. А. И. Воейкова).

Критика и альтернативы

Хотя изобары остаются классическим инструментом, в современной оперативной метеорологии всё чаще используются численные модели прогноза погоды, которые оперируют не изолиниями, а сеточными полями давления. Однако изобары по-прежнему применяются для визуализации результатов этих моделей и для ручного анализа в региональных прогностических центрах. Некоторые исследователи отмечают, что изобары на картах мелкого масштаба могут вводить в заблуждение из-за интерполяции между редкими станциями, поэтому в последние десятилетия развиваются методы объективного анализа (например, оптимальная интерполяция).

Источники

• Матвеев Л. Т. «Курс общей метеорологии. Физика атмосферы». — Л.: Гидрометеоиздат, 1984.
• Хромов С. П., Петросянц М. А. «Метеорология и климатология». — М.: Изд-во МГУ, 2001.
• Воробьёв В. И. «Синоптическая метеорология». — Л.: Гидрометеоиздат, 1991.
• Руководство по практике метеорологического обслуживания (WMO-No. 168). — Всемирная метеорологическая организация, 2018.