Жел бағыты арқылы барометрлік жоғары және төмен қысымды анықтау әдісі

Кіріспе

Жел бағытына қарай барометрлік жоғары және төмен қысымды анықтау әдісі. Метеорологияда Бьюис-Баллот заңы былай түсіндіріледі: Солтүстік жарты шарда адам желге арқасымен тұрса, атмосфералық қысым сол жақта төмен, ал оң жақта жоғары болады. Бұл себепті, жел Солтүстік жарты шардағы төмен қысым аймақтарында сағат тіліне қарсы айналып өтеді. Бұл шамамен Солтүстік жарты шардың жоғары ендіктерінде дұрыс, ал Оңтүстік жарты шарда керісіне болады, бірақ төмен ендіктерде қысым градиентінің күші мен жел арасындағы бұрыш тік бұрышқа тең емес. Екінші дүниежүзілік соғыста теңізшілерге оқытылған нұсқасы: "Солтүстік жарты шарда, егер сіз желге арқаңызды бұрсаңыз, төмен қысым орталығы сіздің сол жағыңызда және сәл алдыңызда болады". (Ұшқыштарға арналған аэрология, МакГроу Хилл, 1943, 43-бет)

Тарих

XVI ғасырда кеменің бортындағы күнделікке ауа-райы туралы кеңінен бақылаулар енгізілген. Бұл бақылаулар мен күнделіктің басқа да ақпараттары әртүрлі елдердің ұлттық гидрографиялық институттарына, ең әйгілісі Германия мен Англияға, кейіннен АҚШ-қа тапсырылды. Көптеген кемелердің жеке сапарлары туралы мәліметтер құрлықта жиналып, кейіннен Англияда бүгінге дейін жарияланып келе жатқан, карталармен бірге 3 томдық "Дүниежүзілік теңіздердегі бағыттар" жинағына айналды. Сонымен қатар, АҚШ Қорғаныс карта жасау агенттігі сол мақсаттағы 47 томдық "Бағыттар" жинағын шығарады. Бұл ақпарат – мыңдаған жылдар бойында мыңдаған кемелердің капитандарының тәжірибелік бақылауларының қорытындысы. Бьюз Баллот заңы, алғаш американдық метеорологтар Дж. Х. Коффин мен Уильям Феррел ұсынған, Феррел заңының тікелей салдары болып табылады. Заңның атауы голланд метеорологы К. Х. Д. Бьюз Баллоттан алынған, ол оны 9 қараша 1857 жылы Comptes Rendus журналында жариялаған. Уильям Феррел бұл заңды 1856 жылы алғаш теориялық тұрғыдан қарастырса, Бьюз Баллот оны тәжірибелік тұрғыдан растауды алғаш ұсынды. Бьюз Баллот оның заңы басқа елдердің метеорологиялық қызметтерімен де бекітіледі деп үміттене білді, бірақ оның заңының шетелде таралуы мен қабылдануы баяу болды. Сол дәуірдегі француз және американдық метеорологиялық қызметтер дауылдарды болжаудың орнына олардың күйін сипаттауға басымдық берді, сондықтан Бьюз Баллот заңының болжамдық құндылығын тиімді пайдаланбады. Алайда, Британдық метеорологиялық қызмет 1867 жылы бұрынғы директоры Роберт Фитцройдың қайтысынан кейін дауыл туралы ескерту жүйесін қайта енгізгеннен кейін Бьюз Баллот заңын кеңінен қолдана бастады. Бұл тәжірибелі ереже британдық болжамдарда тиімді қолданылғаннан кейін кеңінен қабылданды. Бьюз Баллот заңы алғаш рет Боудичтің "Американдық практикалық навигатордың" және кемелердің теңіздегі қауіпсіздігін қамтамасыз етуге және маршруттарды жоспарлауға көмектесетін басқа да басылымдардың ерте нұсқаларында (1900 жылға дейін) пайда болды және бүгінге дейін Боудич пен "Бағыттар" жинағында практикалық анықтама ретінде қамтылған.

As early as the 16th century extensive weather observations were included as part of a ship's log. These observations as well as other log information, were turned over to national hydrographic institutes in various nations, most notably Germany and England and later the US. The information from many ships about individual voyages was compiled ashore and later became what today is still published by England, a 3 volume set complete with charts titled "Sailing Directions for the World". Additionally the US Defense Mapping Agency publishes a 47 volume set Sailing Directions which serves much the same purpose. The information is the distillate of empirical observations of thousands of ships masters over thousands of voyages spanning several hundred years. Buys Ballot's law, which was first deduced by the American meteorologists J. H. Coffin and William Ferrel, is a direct consequence of Ferrel's law. The law takes its name from C. H. D. Buys Ballot, a Dutch meteorologist, who published it in the Comptes Rendus, 9 November 1857. While William Ferrel theorized this first in 1856, Buys Ballot was the first to provide an empirical validation. While Buys Ballot hoped that his law would be validated by other meteorological services in other countries, foreign dissemination and adoption of Buys Ballot's law was slow. The French and American meteorological services of the era prioritized describing the state of storms rather than forecasting them, finding little use for the predictive value of Buys Ballot's law. However, the British Meteorological Office began to use Buys Ballot's law extensively after reintroducing a storm warning system in 1867 following the death of its former director Robert FitzRoy. The rule of thumb became more widely accepted following its effective use in the British forecasts. Buys Ballot's law first appeared in early versions (prior to 1900) of Bowditch's American Practical Navigator and other publications written to assist in passage planning and the safe conduct of ships at sea and is still included today both in Bowditch and in Sailing Directions (see following reference) as an item of practical reference and information.

Қолданылуы

Заң желкенді және булы кемелердің кеме басшыларына жүзудің жалпы ережелерін сипаттайды, оларға кемелерді дауылдар немесе теңіздегі кез келген басқа айналмалы құбылыстардың ортасынан және оң жақ алдынан (Солтүстік жарты шарда) немесе сол жақ алдынан (Оңтүстік жарты шарда) бағытталтуға көмектеседі. Радиобайланыс, спутниктік бақылау және ауа райы туралы ақпаратты қашықтықтан уақтылы жеткізу мүмкіндігі пайда болғанға дейін кеме капитанының ауа райын болжаудың жалғыз тәсілі – оның орналасқан жеріндегі метеорологиялық жағдайларды (көрінетін бұлттардың пішінін, желдің бағытын және атмосфералық қысымды) бақылау болатын. Әлемдік навигациялық нұсқаулықтарға Буйс Баллоттың теңіздегі кез келген айналмалы дауыл жүйесінің ең қауіпті бөлігінен қашу үшін, бірнеше сағат ішінде жергілікті байқалатын бұлттардың пішінін, желдің жылдамдығын және барометрлік қысымның өзгеруін пайдалану әдістері енгізілген. Бұл байқаулар мен Буйс Баллот заңының принциптерін қолдану дауылдың болу ықтималдығын анықтауға және ең жақсы өмір сүру мүмкіндігімен ең нашар жағдайдан аулақ болуға тырысу үшін ең қолайлы бағытты анықтауға көмектеседі. Буйс Баллот заңының негізгі қағидалары бойынша, Солтүстік жарты шардағы және дауылдың жолында орналасқан адам үшін дауылдың оң жақ алдыңғы квадрантында болу ең қауіпті. Онда дауылдың байқалатын жел жылдамдығы дауыл айналымындағы желдің жылдамдығы мен дауылдың алға жылжу жылдамдығының қосындысына тең болады. Бұл «Қауіпті квадрант» деп аталады. Сол сияқты, дауылдың сол жақ алдыңғы квадрантында байқалатын жел дауылдың жел жылдамдығы мен оның алға жылжу жылдамдығының айырмасына тең. Бұл «Қауіпсіз квадрант» деп аталады, себебі желдің жылдамдығы төмен. Басқаша айтқанда, егер адам Солтүстік жарты шарда дауылдың оң жағында болса, онда ол қауіпті квадрантқа жатады. Егер ол жағалауға қарағанда сол жақта болса, онда ол қауіпсіз квадрантқа жатады. Қауіпті квадрантта бақылаушы желдің жылдамдығы жоғарырақ болады және көбінесе жағалауға соққан желдің салдарынан дауыл толқынының күшті болуы мүмкін. Қауіпсіз квадрантта бақылаушы желдің жылдамдығы төмендеу болады және желдің бағыты теңізден бағытталғандықтан су деңгейінің қалыптыдан төмендеу болуы мүмкін. Бұл өте жалпы ережелер, олар жағалау сызығының пішіні және кез келген жердің топографиясы сияқты көптеген басқа факторларға да байланысты. Бұл принциптер кез келген жерде дауылдың жақындауы мен өтуі кезінде жағалаудағы бақылаушыға өте шектеулі түрде қолданылса да, Буйс Баллот заңы негізінен теңіздегі кемелерге көмек көрсету үшін эмпирикалық деректерге сүйене отырып жасалған.

The law outlines general rules of conduct for masters of both sail and steam vessels, to assist them in steering the vessels away from the center and right front (in the Northern Hemisphere and left front in the Southern Hemisphere) quadrants of hurricanes or any other rotating disturbances at sea. Prior to radio, satellite observation and the ability to transmit timely weather information over long distances, the only method a ship's master had to forecast the weather was observation of meteorological conditions (visible cloud formations, wind direction and atmospheric pressure) at his location. Included in the Sailing Directions for the World are Buys Ballot's techniques for avoiding the worst part of any rotating storm system at sea using only the locally observable phenomena of cloud formations, wind speed and barometric pressure tendencies over a number of hours. These observations and application of the principles of Buys Ballot's law help to establish the probability of the existence of a storm and the best course to steer to try to avoid the worst of it—with the best chance of survival. The underlying principles of Buys Ballot's law state that for anyone ashore in the Northern Hemisphere and in the path of a hurricane, the most dangerous place to be is in the right front quadrant of the storm. There, the observed wind speed of the storm is the sum of the speed of wind in the storm circulation plus the velocity of the storm's forward movement. Buys Ballot's law calls this the "Dangerous Quadrant". Likewise, in the left front quadrant of the storm the observed wind is the difference between the storm's wind velocity and its forward speed. This is called the "Safe Quadrant" due to the lower observed wind speeds. To look at it another way, in the Northern Hemisphere if a person is to the right of where a hurricane or tropical storm makes landfall, that is considered the dangerous quadrant. If they are to the left of the point of landfall, that is the safe quadrant. In the dangerous quadrant an observer will experience higher wind speeds and generally a much higher storm surge due to the onshore wind direction. In the safe quadrant, the observer will experience somewhat lower wind speeds and the possibility of lower than normal water levels due to the direction of the wind being offshore. These are very general rules that are subject to many other factors, including shapes of the coastline, and topography in any location. Although the principles apply to a very limited extent to a coastal observer during the approach and passage of a storm in any location, Buys Ballot's law was primarily formulated from empirical data to assist ships at sea.