Гидрометеорологическое обеспечение судовождения

-¬¡ ©¡¡
«¬ª°¡--¤ª©œ§¸©ª¡
ª¬œ£ªžœ©¤¡
-ÁÌÄÛ
ÊÍÉʾ¼É¼
¾

¿ÊÀÏ
ЧЕРНОМОРСКОЕ ВЫСШЕЕ 
ВОЕННО-МОРСКОЕ УЧИЛИЩЕ 
ИМЕНИ П.С. НАХИМОВА
М.И. СУХИНА 
Г.В. БЕЛОКУР
А.В. ГОЛОВКО
ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЕ 
ОБЕСПЕЧЕНИЕ 
СУДОВОЖДЕНИЯ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим 
советом профессионального образования в качестве 
учебного пособия для учебных заведений, реализующих 
программу среднего профессионального образования 
по специальности 26.02.03 «Судовождение» 
(протокол № 11 от 09.11.2020) 
Москва
ИНФРА-М
2021

УДК 656.61.052(075.32)
ББК 39.471.7я723
 
С91
Р е ц е н з е н т :
Паткаускас А.В. — кандидат технических наук, доцент
С91
Сухина М.И.
Г
идрометеорологическое обеспечение судовождения : учебно-методическое 
пособие / М.И. Сухина, Г
.В. Белокур, А.В. Г
оловко. — Москва : ИНФРА-М, 
2021. — 283 с. — (Среднее профессиональное образование). 
ISBN 978-5-16-016892-0 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-109525-6 (ИНФРА-М, online)
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся 
по УГС 26.00.00 «Техника и технологии кораблестроения и водного транспорта», 
 
для освоения знаний и практических навыков по дисциплинам «Г
идрометеорологическое обеспечение судовождения» и «Метеорология и океанография».
Также может быть использовано для подготовки в вопросах кораблевождения 
курсантов высших военно-морских училищ штурманской и других специальностей, 
в том числе выполняющих обязанности вахтенного офицера, вахтенного штурмана.
УДК 656.61.052(075.32)
ББК 39.471.7я723
Данная книга доступна в цветном исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium.com
© Черноморское высшее 
военно-морское училище 
имени П.С. Нахимова, 2021
ISBN 978-5-16-016892-0 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-109525-6 (ИНФРА-М, online)

Список сокращений
ГМИ
БРС
ИСЗ
ВРК
ПНГМО-К
 гидрометеорологическая информация
– береговая радиостанция 
– искусственный спутник Земли
– винто-рулевой комплекс
– Правила наблюдения на кораблях и судах ВМФ 
за гидрометеорологической обстановкой
W
 скорость вымпельного ветра
Wg
 скорость геостратического ветра
U
 скорость истинного ветра
Vc
 скорость судна
Vц
 скорость циклона
Vт
 течения
Vвет
 скорость ветрового течения
Vпос
 скорость постоянного течения
Vпр
 приливо-отливного течения 
Кт
 направление течения
Кw
 направление вымпельного ветра
КU
 направление истинного ветра
Кв
 волнения
КУ
 курсовой угол
Р
 давление
'р
 изменение давления
мм рт. ст.
 ртутного столба
t
 температура
h
 метацентрическая высота
hпв
 высота полной воды
hмв
 высота малой воды
'hс
 сезонная поправка высоты волны
'hU
 поправка высоты волны на атмосферное давление
'hсзмв
 поправка сизигийной малой воды
'hквмв
 поправка квадратурной малой воды
'hсзпв
 поправка сизигийной полной воды
'hквпв
 поправка квадратурной полной воды
Тпв
 время полной воды
Тмв
 время малой воды
сз
 сизигия
кв
 квадратура
ТЦ
 тропический циклон

ЦТЦ
 центр тропического циклона
ЦЦ
центр циклона
мбар
 миллибар
D
 расстояние
q
 курсовой угол волны
M
 географическая широта
O
 географическая долгота, длина волны
W0
 измеренный период волны
W
 истинный период волны
Сф
 фазовая скорость волны
Т
 период свободных колебаний судна
В
 судна
'max
 максимальная осадка судна
'о.з.
 общий запас глубины
'Vср
 средняя величина изменения скорости судна на переходе
из-за ветро-волновых потерь
'V1,'V,'V
n
 величина изменения скорости на отдельных участках
l1, l2, ln
 длина отрезков пути между изолиниями потери 
или приращения скорости
L
 длина всего пути перехода судна

Введение
Дисциплина «Гидрометеорологическое обеспечение судовождения» базируется 
на дисциплинах «Физика», «Математика», «География водных путей» и является базовой при изучении дисциплин «Навигация и Лоция», «Маневрирование и управление 
судном».
Роль мореплавания в жизни человечества трудно переоценить. Транспортный 
флот обеспечивает перевозку грузов, в том числе энергоносителей, пассажирский флот
– перевозку людей, промысловый флот добывает и перерабатывает рыбу и морепродукты. Велика роль флота в геологоразведке, добыче, перевалке и транспортировке 
нефти и газа, добываемых на континентальном шельфе. Несмотря на огромные успехи 
в судостроении, разработке эффективных навигационных средств и средств связи, мореплавание по-прежнему остается рискованным мероприятием. Человечество пока еще 
не смогло построить «непотопляемое» судно.
Производственная деятельность флота тесно связана с гидрологическими условиями (глубины, волнение, течение, приливы, лед и др.) и метеорологическими (ветер, 
осадки, видимость, влажность воздуха и др.), а безопасность судна зачастую зависит от 
учета этих условий. Для примера возьмем несколько этапов «жизни» и деятельности 
судна. 
1. Ремонт судна 
Заводя судно в док или выводя судно из него, безопасность судна зависит от такого элемента погоды как ветер. Окрашивая в доке наружную обшивку корпуса и 
надстройки, качество покрасочных работ зависит от температуры, влажности воздуха, 
осадков и от того же ветра. Технологически правильно (с учетом метеорологических 
факторов) выполненная окраска предохраняет судовые конструкции от коррозии, подводную часть судна от обрастания, придает судну пристойный вид. Гладкая, не обросшая подводная часть корпуса судна позволяет держать большую скорость, то есть влияет на ходкость судна. Как известно, ходкость – это способность судна преодолевать 
сопротивление наружной среды и перемещаться с требуемой скоростью при наименьшей затрате мощности главных двигателей. Таким образом, улучшаются мореходные 
качества, да и коммерческие тоже.
2. Погрузка судна
Погрузка почти любого груза, кроме жидких грузов наливом и контейнеров, 
должна производиться при отсутствии осадков. Погрузка и безопасная перевозка 
наливных и навалочных грузов зависит от температуры и влажности воздуха во время 
погрузки, ее изменения в ходе перевозки и в порту выгрузки. Если не учитывать эти 
факторы, можно получить порчу груза, его смещение и потерю остойчивости. Работа 
грузового устройства судна или портовых кранов зависит от скорости ветра. Да и безопасность самой стоянки в порту зависит от защищенности порта от ветра, воздействия 
волн и приливо-отливных явлений. 
3. Выполнение рейса
Находясь в открытом море, судно подвержено влиянию, пожалуй, всех гидрометеорологических факторов. Степень влияния ветра на судно зависит от его скорости, 
направления относительно курса, высоты надводного борта, развитости палубных 
надстроек и рубок, их обтекаемости и т.д. При ветре с носовых курсовых углов скорость судна уменьшается, судно приводится к ветру или уваливается под ветер, увеличивается рыскание. При направлении ветра с кормовых курсовых углов, то есть при 
попутном ветре до 5 баллов, скорость судна несколько увеличивается. Наибольшее 
воздействие ветер оказывает на судно без груза. Волнение оказывает значительное влияние на судно, особенно на небольшие суда и суда в балласте. Появляется качка, кото

рая отрицательно влияет на скорость и поворотливость судна. Увеличивается рыскание 
судна, что ухудшает управляемость. При попутном волнении рыскание может достигать 25–35о, с большим креном на оба борта. При встречном волнении может возникнуть слеминг – удары волн о носовую часть днища судна, что приводит к большим 
гидродинамическим нагрузкам на элементы корпуса и палуб. При попутном волнении 
может возникнуть брочинг – «захват» судна волной, в результате чего происходит 
ухудшение или потеря управляемости – вплоть до разворота судна лагом к волне. При 
большом волнении происходит заливаемость палуб и надстроек   водой, а в совокупности с низкой температурой воздуха возможно обледенение судна, приводящее к потере 
плавучести и остойчивости. При значительном ветре и волнении ограничиваются или 
становятся невозможными операции по добыче нефти и газа, их отгрузке и транспортировке морским транспортом, обслуживание добывающих платформ. Промысел продуктов моря также подвергнут этим ограничениям. Ухудшение видимости из-за осадков и туманов также влияет на безопасность мореплавания. Плавание в ледовых условиях чревато повреждениями корпуса, винто-рулевого комплекса (ВРК), а зачастую, и 
гибелью судна. Течения влияют на скорость и на возможность удерживать заданную 
траекторию движения судна. Постоянные течения, сами по себе являются «кухней» погоды, таккак формируют все основные элементы погоды в районе плавания.
Из изложенного видно, что благоприятные гидрометеорологические условия 
(ГМУ) способствуют морским перевозкам и промыслу. Неблагоприятные ГМУ значительно снижают эффективность такого рода деятельности и в отдельных случаях делают её невозможной. По сведениям IMO, за последнее время количество аварийных 
случаев с судами мирового флота из-за влияния гидрометеорологических факторов составило 51 от общего количества аварий и катастроф. Из них штормовых повреждений – 14,3, ледовых повреждений – 37,7%. Поэтому столь серьезное положение с безопасностью мореплавания из-за влияния ГМУ заставило мировое сообщество создать 
Всемирную Метеорологическую Организацию (WMO) (Word Meteorological Organization) и Международную Гидрографическую Организацию (IHO) (International Hydrographic Organization). Основной задачей этих организаций является координация, стандартизация и внедрение гидрометеорологического обеспечения всех видов деятельности человека в мире. В настоящее время в составе WMO имеет около 10 технических 
комиссий, а одной из основных является комиссия по морской метеорологии.
Руководители промысловых экспедиций, менеджеры по безопасности судоходных компаний и подчиненные им службы, капитаны портов и служащие портового 
контроля, капитаны и судоводительский состав судов флота должны учитывать в своей 
деятельности ГМУ, уметь получать и максимально использовать гидрометеорологическую информацию (ГМИ), прогнозы погоды и штормовые предупреждения. Неумение 
анализировать гидрометеорологическую информацию и учитывать ее приводит не 
только к снижению эффективности мореплавания, а и к тяжелым, зачастую трагическим последствиям. Ярким примером этого служит гибель группы судов в Керченском 
проливе и у берегов Крыма 11 ноября 2007 года, когда неблагоприятные погодные
условия застали суда, находящиеся в море и на рейдах портов, по сути дела врасплох, 
несмотря на штормовые предупреждения метеослужб.
Сегодня гидрометеорологическое обеспечение (ГМО) деятельности мирового 
морского флота осуществляется в рамках Глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности мореплавания (ГМССБ) или GMDSS (Global
Maritime Distress and Safety System).
Система включает в себя:
1. Международную службу NAVTEX –передача прогнозов погоды и штормовых 
предупреждений в прибрежных районах.

2. Международную сеть безопасности SAFETYNET – через систему искусственных спутников Земли (ИСЗ) INMARSAT – передача прогнозов погоды и штормовых 
предупреждений в более отдаленных районах. Сеть работает по всему Земному шару, 
кроме полярных районов.
3. Передача прогнозов погоды и штормовых предупреждений в радиотелефонии в 
диапазонах УКВ (прибрежные районы) и ПВ/КВ (в отдаленных районах).
Однако ГМИ включает в себя не только прогнозы погоды и штормовые предупреждения для мореплавателей. Основной частью ГМИ являются гидрометеонаблюдения, выполняемые на судне судоводительским составом, информация, получаемая из 
атласов, гидрометеорологических карт, навигационно-гидрологических руководств для 
плавания и различных таблиц. 
Умение хорошо ориентироваться в любых погодных условиях и в полной мере 
использовать гидрометеорологическую информацию от метеорологических служб различных стран, а также личные наблюдения за погодой и морем, позволяет значительно 
сократить время перехода судна из одного порта в другой, осуществлять более эффективное ведение промысла, обеспечить безопасность судна в пути следования и при стоянке в порту, предотвратить потерю или повреждение перевозимого груза, создать более комфортные условия плавания для экипажа, пассажиров и т.д.
Для этого судоводителю необходимо 
Знать: основы гидрометеорологического обеспечения судовождения; методику 
выполнения гидрометеорологических наблюдений на судах; характеристики различных 
систем погоды; влияние различных гидрометеоусловий на плавание судна; порядок передачи метеосообщений и системы записи информации; основные понятия крупномасштабного взаимодействия атмосферы и океана как физического процесса; источники 
энергии и распределение тепла в атмосфере; воздушные массы и барические образования; циркуляцию воздушных масс; физические и химические свойства морской и пресной воды; устройство и правила эксплуатации приборов  измерения гидрометеорологических параметров.
Уметь: использовать и анализировать информацию, получаемую от судовых 
гидрометеорологических приборов; применять имеющуюся метеорологическую информацию; производить судовые гидрометеорологические наблюдения и составлять 
отчеты по ним; использовать в навигационной практике информацию сводок погоды и 
штормовых предупреждений системы районных предупреждений NAVAREA, национальных систем; анализировать и правильно интерпретировать фактические и прогностические карты погоды; владеть гидрометеорологической терминологией; пользоваться гидрометеорологическими справочниками, атласами, таблицами приливов и течений.
Владеть: навыками использования гидрометеорологической информации, получаемой от судовых гидрометеорологических приборов и из внешних источников; методикой оценки степени влияния опасных и особо опасных гидрометеорологических явлений на живучесть судна; способами выбора оптимального пути и особенностями
поведения судна в условиях штормовой погоды.
В этом пособии изложены теоретические основы метеорологии и океанографии 
как наук, влияющих как на эффективность деятельности морского флота в различных 
сферах, так и на безопасность мореплавания. Также здесь даны практические рекомендации по использованию этих знаний на этапах планирования рейса и непосредственно 
в плавании.  

Раздел 1
МЕТЕОРОЛОГИЯ
____________________________________________________________
Глава 1.
СОСТАВ И СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ. 
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЗДУХА
1.1.
Состав и строение атмосферы
Газовая (воздушная) оболочка Земли называется атмосферой. Атмосфера (АТ) целиком охватывает Землю в виде огромного воздушного океана. Её нижней границей 
является земная поверхность, а точной верхней границы указать нельзя, т.к. плотность 
воздуха, постепенно убывая с высотой, приближается к плотности вещества, заполняющего межпланетное пространство. Установлено, что разряженные слои атмосферы 
простираются до высоты 2000 км. Атмосфера имеет форму сфероида, сплюснутого к 
полюсам Земли. Кроме того, в противоположную от Солнца сторону она сильно вытянута, образуя так называемый газовый хвост Земли длиной до 100000 км. 
Как и все тела на земной поверхности или вблизи неё, молекулы воздуха находятся в гравитационном поле Земли, т.е. они испытывают силу земного  притяжения.
Вместе с Землей атмосфера движется с громадной линейной скоростью (29,8 км/с) 
вокруг Солнца и одновременно участвует во вращательном движении вокруг земной 
оси. Эти движения обеспечивают хорошее перемешивание   всей атмосферы, поэтому 
она представляет собой  однородную механическую смесь газов.
Подсчеты показывают, что общая масса атмосферы составляет 5
1015 т. Это в 250 
раз меньше массы гидросферы Земли. Основная масса атмосферы, согласно расчетам, 
сосредоточена в слое от 0 до 100 км, выше этого слоя находится всего 0,0001 массы атмосферы. Небольшая толщина основного слоя атмосферы приводит к тому, что вертикальные размеры наблюдаемых в ней явлений гораздо меньше их горизонтальных размеров. Поэтому АТ можно рассматривать как тонкую пленку вокруг геоида.
Воздух представляет собой механическую смесь газов, состоящую из азота a78,
кислорода a21, аргона a 0,9 и других инертных газов (в том числе водорода) 
~ 0,1. Помимо перечисленных газов, составляющих атмосферу, в её состав входят в 
переменных количествах водяной пар, углекислый газ, озон и аэрозоли, представляющие собой мельчайшие жидкие и твердые частицы различного происхождения. 
Переменные компоненты играют существенную роль в формировании атмосферных процессов. Они способны интенсивно поглощать  радиацию и тем самым оказывают существенное влияние на температурный режим всей атмосферы. Рассмотрим их 
подробнее.
Водяной пар. Содержание его зависит от рода подстилающей поверхности, характера движения воздушных масс. Но особенно большое влияние на количество водяного 
пара оказывает температура воздуха. При очень низких температурах его количество 
приближается к нулю, а при высоких может достигать 4. Поэтому количество водяного пара резко меняется с широтой, с высотой и с сезоном года. Его значение очень 
велико, так как, во-первых, при его конденсации образуются облака и осадки, вовторых, переход воды из одного агрегатного состояния в другое сопровождается поглощением или выделением большого количества тепла и, в-третьих, водяной пар 
сильно поглощает инфракрасную радиацию земной поверхности и атмосферы. Все эти 
процессы оказывают существенной влияние на температурный режим поверхности 
Земли и АТ. 

Углекислый газ. Количество его тоже меняется в широком диапазоне. Замечено, 
что углекислого газа всегда больше в промышленных районах, в крупных городах и 
меньше вдали от них. 
Атмосферный озон. Содержание озона (трехатомного кислорода) уже в небольших количествах имеет большое значение, т.к. он способен поглощать ультрафиолетовую часть солнечной радиации и тем самым играет защитную роль. Большая часть этой 
радиации поглощается уже в верхней части озонного слоя, что сопровождается резким 
повышением температуры. В результате непосредственных измерений, выполненных с 
помощью озонных зонтов, установлено, что в пределах нижних слоев атмосферы количество озона  очень мало, только с высот 9–17 км его количество резко возрастает, достигая максимума на высотах – 21–26 км, а в приполюсных районах – 12–16 км.
Аэрозоли. В атмосфере всегда присутствуют многочисленные жидкие и твердые 
частицы различных размеров, находящиеся во взвешенном состоянии. Присутствие 
аэрозолей в атмосфере приводит к помутнению воздуха и загрязнению, что представляет непосредственную угрозу существованию органического мира.
По своим физическим свойствам земная атмосфера очень неоднородна. Особенно 
резко меняются параметры атмосферы по вертикали.
Существуют несколько систем деления атмосферы на слои по вертикали, причем 
в каждой из них считается, что атмосфера состоит из приблизительно сферических 
оболочек с размытыми границами. Если положить в основу характер распределения 
температуры с высотой, то атмосферу можно разделить на отдельные слои, в которых 
наблюдается определённая закономерность изменения температуры воздуха с высотой. 
В соответствии с этим атмосфера подразделяется на 5 сфер: тропосферу, стратосферу, 
мезосферу, термосферу и экзосферу.
Таблица 1.1 – Основные сферы и переходные слои атмосферы
Таблица 1– Основные сферы и переходные слои атмосферы
Сфера
Средняя высота верхней и нижней границ, км
Переходной строй
Тропосфера 
0–10
Тропопауза
Стратосфера 
11–50
Стратопауза 
Мезосфера 
50–90
Мезопауза 
Термосфера
90–450
Термопауза 
Экзосфера 
Выше 450
Тропосфера – нижний слой атмосферы, непосредственно примыкающий к поверхности Земли. Вертикальная протяженность ее в высоких (полярных) широтах 
– 8–9 км, в средних – 10–12 км и в тропических – 16–18 км.
Особенностью тропосферы является падение температуры с высотой. Высота понижения в среднем составляет 6–7ž на 1 км высоты. На верхней границе тропосферы 
температура над экватором в среднем около минус 70 ž, над северным полюсом зимой –
минус 65ž, летом – минус 45ž. В тропосфере находится почти весь водяной пар, при 
конденсации которого образуются облака и осадки. Ветер в тропосфере умеренных и 
высоких широт имеет западное направление и усиливается с высотой. Давление с высотой падает и на высоте 5 км составляет 0,5, на высоте 10 км – 0,25 от приземного.
Высота верхней границы тропосферы не постоянна даже в одном и том же месте 
и зависит от времени года и от характера атмосферных процессов. Повышение вертикальной границы тропосферы наблюдается от зимы к лету и от полюса к экватору.
Тропопауза – переходной слой между тропосферой и стратосферой толщиной 1–2
км. В тропопаузе наблюдается прекращение понижения температуры или ее повышение.

Стратосфера – слой атмосферы с верхней границей 50–55 км.
Особенностью стратосферы является постоянство температуры с высотой в нижней части и ее рост, начиная с высоты 25 км, вплоть до верхней границы.
В верхней границе стратосферы температура повышается до 0ž, а максимальные 
значения могут достигать 10–30ž. Это объясняется большой поглощающей способностью озона, основная масса которого находится в стратосфере. Количество водяного 
пара в стратосфере незначительно, поэтому облаков почти не наблюдается. Однако на 
высотах 22–27 км иногда появляются тонкие светящиеся облака, называемые перламутровыми. Они состоят из переохлажденных капелек воды.
Рисунок 1.1