Značajan dio meteorologa je uključen u vremensku prognozu. Oni rade za vladine i vojne organizacije i privatne kompanije koje daju prognoze za avijaciju, poljoprivredu, građevinarstvo i mornaricu, a emituju ih i na radiju i televiziji. Drugi stručnjaci prate nivoe zagađenja, pružaju konsultacije, podučavaju ili vrše istraživanja. Elektronska oprema postaje sve važnija u meteorološkim osmatranjima, vremenskoj prognozi i naučnim istraživanjima.

PRINCIPI PROUČAVANJA VREMENA

Temperatura, atmosferski pritisak, gustina i vlažnost vazduha, brzina i smer vetra su glavni pokazatelji stanja atmosfere, a dodatni parametri uključuju podatke o sadržaju gasova poput ozona, ugljen-dioksida itd.

Karakteristika unutrašnje energije fizičkog tijela je temperatura, koja raste sa povećanjem unutrašnje energije okoline (na primjer, zraka, oblaka, itd.) ako je energetski bilans pozitivan. Glavne komponente energetskog bilansa su grijanje kroz apsorpciju ultraljubičastog, vidljivog i infracrvenog zračenja; hlađenje zbog infracrvenog zračenja; izmjena toplote sa površinom zemlje; sticanje ili gubitak energije tokom kondenzacije ili isparavanja vode, kao i tokom kompresije ili ekspanzije vazduha. Temperatura se može mjeriti u stepenima Farenhajta (F), Celzijusa (C) ili Kelvina (K). Najniža moguća temperatura, 0° Kelvina, naziva se "apsolutna nula". Različite temperaturne skale povezane su jedna s drugom sljedećim odnosima:

F = 9/5 C + 32; C = 5/9 (Ž – 32) i K = C + 273,16,

gdje F, C i K označavaju temperaturu u stepenima Farenhajta, Celzijusa i Kelvina. Farenhajtova i Celzijusova skala se poklapaju u tački –40°, tj. –40° F = –40° C, što se može provjeriti korištenjem gornjih formula. U svim ostalim slučajevima, temperature u stepenima Farenhajta i Celzijusa će se razlikovati. U naučnim istraživanjima najčešće se koriste Celzijusove i Kelvinove skale.

Atmosferski pritisak u svakoj tački određen je masom vazdušnog stuba iznad. Mijenja se ako se promijeni visina vazdušnog stuba iznad date tačke. Pritisak zraka na nivou mora je cca. 10,3 t/m2. To znači da je težina stupa zraka s horizontalnom bazom od 1 kvadratni metar na razini mora 10,3 tone.

Gustoća zraka je omjer mase zraka i zapremine koju zauzima. Gustoća zraka se povećava kada se kompresuje i smanjuje kada se širi.

Temperatura, pritisak i gustina vazduha su međusobno povezani jednadžbom stanja. Vazduh je u velikoj meri sličan "idealnom gasu", za koji je, prema jednačini stanja, temperatura (izražena u Kelvinovoj skali) pomnožena sa gustinom i podeljena sa pritiskom konstanta.

Osnovu moderne međunarodne klasifikacije oblaka postavio je 1803. engleski meteorolog amater Luke Howard. Koristi latinske termine da opiše izgled oblaka: alto - visoki, cirus - cirus, cumulus - kumulus, nimbus - kišni i stratus - stratus. Različite kombinacije ovih pojmova koriste se za imenovanje deset glavnih oblika oblaka: cirus - cirus; cirokumulus – cirokumulus; cirostratus – cirostratus; altocumulus – visokokumulus; altostratus – visoko slojevit; nimbostratus – nimbostratus; stratocumulus – stratocumulus; stratus – slojevit; kumulus - kumulus i kumulonimbus - kumulonimbus. Altokumulusni i altostratusni oblaci se nalaze više od kumulusnih i stratusnih oblaka.

Oblaci donjeg sloja (stratus, stratocumulus i nimbostratus) se sastoje gotovo isključivo od vode, a njihove osnove se nalaze do visine od približno 2000 m. Oblaci koji se šire duž površine zemlje nazivaju se magla.

Osnove oblaka srednjeg nivoa (altocumulus i altostratus) nalaze se na visinama od 2000 do 7000 m. Ovi oblaci imaju temperature od 0°C do -25°C i često su mješavina kapljica vode i kristala leda.

Oblaci gornjeg nivoa (cirokumulus, cirokumulus i cirostratus) su obično nejasni jer se sastoje od kristala leda. Njihove baze nalaze se na nadmorskoj visini većoj od 7000 m, a temperatura je ispod –25°C.

Kumulusni i kumulonimbusni oblaci su oblaci vertikalnog razvoja i mogu se protezati izvan jednog sloja. Ovo se posebno odnosi na kumulonimbus oblake, čije su osnove udaljene svega nekoliko stotina metara od površine zemlje, a vrhovi mogu doseći visinu od 15-18 km. U donjem dijelu se sastoje od kapljica vode, au gornjem dijelu od kristala leda.

KLIMA I KLIMATSKI FAKTORI

Nagib Zemljine ose prema ravni Zemljine orbite određuje promjene ne samo u upadnom kutu sunčevih zraka na Zemljinu površinu, već i u dnevnom trajanju sunčevog sjaja. U ravnodnevnici, trajanje dnevne svjetlosti na cijeloj Zemlji (osim polova) je 12 sati u periodu od 21. marta do 23. septembra na sjevernoj hemisferi prelazi 12 sati, a od 23. septembra do 21. marta je manje; od 12 sati sjever 66° 30° s .sh. (Arktički krug) od 21. decembra polarna noć traje danonoćno, a od 21. juna dnevna svjetlost traje 24 sata. Na Sjevernom polu polarna noć nastupa od 23. septembra do 21. marta, a polarni dan od 21. marta do 23. septembra.

Dakle, uzrok dva jasno definisana ciklusa atmosferskih pojava - godišnjeg, u trajanju od 365 1/4 dana, i dnevnog, 24-časovnog - je rotacija Zemlje oko Sunca i nagib Zemljine ose.

Količina sunčevog zračenja primljena dnevno na vanjskoj granici atmosfere na sjevernoj hemisferi izražena je u vatima po kvadratnom metru horizontalne površine (tj. paralelno sa zemljinom površinom, ne uvijek okomito na sunčeve zrake) i ovisi o solarnoj konstanta, ugao nagiba sunčevih zraka i trajanje dana (tabela 1).

Tabela 1. Prijem sunčevog zračenja na gornjoj granici atmosfere

Tabela 1. DOLAZAK SUNČEVA ZRAČENJA NA GORNJU GRANICU ATMOSFERE (W/m2 dnevno)
Geografska širina, °N	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
21. juna	375	414	443	461	470	467	463	479	501	510
21. decembar	399	346	286	218	151	83	23	0	0	0
Prosječna godišnja vrijednost	403	397	380	352	317	273	222	192	175	167

Tabela pokazuje da je kontrast između ljetnog i zimskog perioda upečatljiv. 21. juna na sjevernoj hemisferi vrijednost insolacije je približno ista. Dana 21. decembra postoje značajne razlike između niskih i visokih geografskih širina i to je glavni razlog što je klimatska diferencijacija ovih geografskih širina zimi mnogo veća nego ljeti. Makrocirkulacija atmosfere, koja uglavnom zavisi od razlika u atmosferskom grijanju, bolje je razvijena zimi.

Godišnja amplituda toka sunčevog zračenja na ekvatoru je prilično mala, ali se naglo povećava prema sjeveru. Dakle, pod jednakim uslovima, godišnja temperaturna amplituda je određena uglavnom geografskom širinom područja.

Rotacija Zemlje oko svoje ose.

Intenzitet insolacije bilo gdje u svijetu bilo kojeg dana u godini zavisi i od doba dana. To se, naravno, objašnjava činjenicom da se Zemlja za 24 sata okrene oko svoje ose.

Albedo

– udio sunčevog zračenja kojeg reflektira objekt (obično izražen kao postotak ili dio jedinice). Albedo svježe palog snijega može doseći 0,81 albedo oblaka, ovisno o vrsti i vertikalnoj debljini, kreće se od 0,17 do 0,81. Albedo tamnog suhog pijeska – cca. 0,18, zelena šuma - od 0,03 do 0,10. Albedo velikih vodenih površina zavisi od visine Sunca iznad horizonta: što je veći, to je niži albedo.

Zemljin albedo, zajedno sa atmosferom, mijenja se u zavisnosti od oblačnosti i površine snježnog pokrivača. Od svekolikog sunčevog zračenja do naše planete, cca. 0,34 se reflektuje u svemir i gubi u sistemu Zemlja-atmosfera.

Apsorpcija atmosferom.

Oko 19% sunčevog zračenja koje stigne do Zemlje apsorbira atmosfera (prema prosječnim procjenama za sve geografske širine i sva godišnja doba). U gornjim slojevima atmosfere ultraljubičasto zračenje apsorbiraju uglavnom kisik i ozon, a u donjim slojevima crveno i infracrveno zračenje (valne dužine veće od 630 nm) apsorbiraju uglavnom vodena para i u manjoj mjeri ugljični dioksid.

Apsorpcija na Zemljinoj površini.

Oko 34% direktnog sunčevog zračenja koje stiže na gornju granicu atmosfere reflektuje se u svemir, a 47% prolazi kroz atmosferu i apsorbuje se na zemljinoj površini.

Promena količine energije koju apsorbuje zemljina površina u zavisnosti od geografske širine prikazana je u tabeli. 2 i izražava se kao prosječna godišnja količina energije (u vatima) koju dnevno apsorbira horizontalna površina površine 1 m2. Razlika između prosječnog godišnjeg dolaska sunčevog zračenja na gornju granicu atmosfere dnevno i zračenja primljenog na zemljinu površinu u odsustvu oblaka na različitim geografskim širinama pokazuje njegove gubitke pod utjecajem različitih atmosferskih faktora (osim oblačnosti). Ovi gubici čine otprilike jednu trećinu dolaznog sunčevog zračenja svuda.

Tabela 2. Prosječni godišnji unos sunčevog zračenja na horizontalnu površinu na sjevernoj hemisferi

Tabela 2. PROSJEČNI GODIŠNJI PRIJEM SUNČEVOG ZRAČENJA NA HORIZONTALNOJ POVRŠINI NA SJEVERNOJ HEMISFERI (W/m2 po danu)
Geografska širina, °N	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
Dolazak radijacije na vanjsku granicu atmosfere	403	397	380	352	317	273	222	192	175	167
Dolazak radijacije na površinu zemlje pod vedrim nebom	270	267	260	246	221	191	154	131	116	106
Dolazak radijacije na površinu zemlje pod prosječnom oblačnošću	194	203	214	208	170	131	97	76	70	71
Zračenje koje apsorbuje zemljina površina	181	187	193	185	153	119	88	64	45	31

Razlika između količine sunčeve radijacije koja dolazi na gornju granicu atmosfere i količine njenog dolaska na površinu zemlje tokom prosječne oblačnosti, zbog gubitaka zračenja u atmosferi, značajno zavisi od geografske širine: 52% na ekvatoru, 41% na 30° S. i 57% na 60°N. Ovo je direktna posljedica kvantitativne promjene oblačnosti sa geografskom širinom. Zbog karakteristika atmosferske cirkulacije na sjevernoj hemisferi, količina oblaka je minimalna na geografskoj širini od cca. 30° Utjecaj oblačnosti je toliki da maksimalna energija dopire do površine zemlje ne na ekvatoru, već u suptropskim geografskim širinama.

Razlika između količine radijacije koja stiže na površinu zemlje i količine apsorbovanog zračenja nastaje samo zbog albeda, koji je posebno velik na visokim geografskim širinama i nastaje zbog visoke refleksije snježnog i ledenog pokrivača.

Od sve solarne energije koju koristi sistem Zemlja-atmosfera, manje od jedne trećine direktno apsorbira atmosfera, a najveći dio energije koju prima reflektira se od Zemljine površine. Većina solarne energije dolazi u područja koja se nalaze na niskim geografskim širinama.

Zemljino zračenje.

Uprkos kontinuiranom protoku sunčeve energije u atmosferu i na površinu Zemlje, prosječna temperatura Zemlje i atmosfere je prilično konstantna. Razlog tome je što Zemlja i njena atmosfera emituju skoro istu količinu energije u svemir, uglavnom u obliku infracrvenog zračenja, budući da je Zemlja i njena atmosfera mnogo hladnija od Sunca, a samo mali deo nalazi se u vidljivom dijelu spektra. Emitovano infracrveno zračenje bilježe meteorološki sateliti opremljeni posebnom opremom. Mnoge satelitske vremenske karte koje se prikazuju na televiziji su infracrvene slike i prikazuju toplinu koju emituju zemljina površina i oblaci.

Toplotni bilans.

Kao rezultat složene razmjene energije između zemljine površine, atmosfere i međuplanetarnog prostora, svaka od ovih komponenti prima u prosjeku onoliko energije od druge dvije koliko sama gubi. Posljedično, ni Zemljina površina ni atmosfera ne doživljavaju povećanje ili smanjenje energije.

OPŠTI KRUŽENJE ATMOSFERE

Zbog posebnosti relativnog položaja Sunca i Zemlje, ekvatorijalna i polarna područja jednake površine primaju potpuno različite količine sunčeve energije. Ekvatorijalne regije primaju više energije nego polarne regije, a njihove vodene površine i vegetacija apsorbiraju više energije koja dolazi. U polarnim područjima postoji visok albedo snijega i leda. Iako topliji ekvatorijalni regioni emituju više toplote od polarnih, toplotna ravnoteža je takva da polarni regioni gube više energije nego što primaju, a ekvatorijalni dobijaju više energije nego što gube. Budući da nema ni zagrijavanja ekvatorijalnih područja ni hlađenja polarnih područja, očito je da se, da bi se održala Zemljina termička ravnoteža, višak topline mora premjestiti iz tropskih krajeva na polove. Ovo kretanje je glavna pokretačka snaga atmosferske cirkulacije. Zrak se u tropima zagrijava, diže se i širi, te struji prema polovima na visini od cca. 19 km. U blizini polova hladi se, postaje gušći i tone na površinu zemlje, odakle se širi prema ekvatoru.

Glavne karakteristike cirkulacije.

Zrak koji se diže u blizini ekvatora i kreće prema polovima odbija Coriolisova sila. Razmotrimo ovaj proces na primjeru sjeverne hemisfere (isto se dešava i na južnoj hemisferi). Kada se kreće prema polu, zrak se skreće na istok, a ispada da dolazi sa zapada. Tako nastaju zapadni vjetrovi. Dio ovog zraka se hladi dok se širi i zrači toplinom, tone i teče natrag prema ekvatoru, skrećući udesno i formirajući sjeveroistočni pasat. Dio zraka koji se kreće prema polu formira zapadni transport u umjerenim geografskim širinama. Zrak koji se spušta u polarnom području kreće se prema ekvatoru i, odstupajući prema zapadu, formira istočni transport u polarnim područjima. Ovo je samo osnovni dijagram atmosferske cirkulacije, čija su stalna komponenta pasati.

Vjetar pojasevi.

Pod uticajem Zemljine rotacije u nižim slojevima atmosfere formira se nekoliko glavnih pojaseva vetra ( vidi sliku.).

ekvatorijalna mirna zona,

koji se nalazi u blizini ekvatora, karakterišu slabi vetrovi povezani sa zonom konvergencije (tj. konvergencijom vazdušnih tokova) stabilnih jugoistočnih pasata južne hemisfere i severoistočnih pasata severne hemisfere, što je stvorilo nepovoljne uslove za kretanje jedrenjaka. Sa konvergentnim strujama vazduha u ovoj oblasti, vazduh se mora ili podizati ili spuštati. Budući da površina kopna ili okeana sprečava njegovo spuštanje, u nižim slojevima atmosfere neminovno dolazi do intenzivnog kretanja zraka prema gore, čemu doprinosi i snažno zagrijavanje zraka odozdo. Vazduh koji se diže se hladi i njegov kapacitet vlage se smanjuje. Stoga ovu zonu karakterišu gusta naoblaka i česte padavine.

Konjske širine

– područja sa vrlo slabim vjetrovima, smještena između 30 i 35° S. geografske širine. i S. Naziv vjerovatno datira iz doba plovidbe, kada su brodovi koji su prelazili Atlantik često bili smirivani ili odlagani na putu zbog slabih, promjenjivih vjetrova. U međuvremenu, zalihe vode su iscrpljene, a posade brodova koji su prevozili konje u Zapadnu Indiju bili su prisiljeni da ih bace u more.

Konjske geografske širine nalaze se između područja pasata i preovlađujućeg zapadnog transporta (smještenog bliže polovima) i predstavljaju zone divergencije (tj. divergencije) vjetrova u površinskom sloju zraka. Općenito, kretanje zraka prema dolje preovlađuje unutar njihovih granica. Spuštanje vazdušnih masa je praćeno zagrevanjem vazduha i povećanjem njegovog vlažnog kapaciteta, pa se ove zone karakterišu blagim oblacima i neznatnim količinama padavina.

Subpolarna ciklonska zona

nalazi između 50 i 55° S. geografske širine. Karakteriziraju ga olujni vjetrovi promjenljivih smjerova povezani s prolaskom ciklona. Ovo je zona konvergencije zapadnih vjetrova koji prevladavaju u umjerenim geografskim širinama i istočnih vjetrova karakterističnih za polarne regije. Kao iu zoni ekvatorijalne konvergencije, ovdje prevladavaju uzlazno kretanje zraka, gusti oblaci i padavine na velikim područjima.

UTICAJ DISTRIBUCIJE KOPNE I MORA

Sunčevo zračenje.

Pod utjecajem promjena sunčevog zračenja, kopno se zagrijava i hladi mnogo više i brže od okeana. To se objašnjava različitim svojstvima tla i vode. Voda je transparentnija za zračenje od tla, pa se energija raspoređuje u većoj zapremini vode i dovodi do manjeg zagrijavanja po jedinici zapremine. Turbulentno miješanje distribuira toplinu u gornjem sloju okeana do dubine od približno 100 m Voda ima veći toplinski kapacitet od tla, stoga, s istom količinom topline koju apsorbiraju iste mase vode i tla, temperatura vode raste. manje. Gotovo polovina topline koja pada na površinu vode troši se na isparavanje, a ne na zagrijavanje, a na kopnu se tlo isušuje. Stoga se temperatura površine okeana mijenja znatno manje dnevno i godišnje od temperature površine kopna. Budući da se atmosfera zagrijava i hladi prvenstveno zbog toplotnog zračenja s donje površine, te se razlike očituju u temperaturama zraka iznad kopna i oceana.

Temperatura zraka.

U zavisnosti od toga da li se klima formira uglavnom pod uticajem okeana ili kopna, naziva se morskom ili kontinentalnom. Morsku klimu karakteriziraju znatno niže prosječne godišnje temperaturne amplitude (toplije zime i hladnija ljeta) u odnosu na kontinentalnu klimu.

Ostrva na otvorenom okeanu (na primjer, Havaji, Bermuda, Ascension) imaju dobro definiranu pomorsku klimu. Na periferiji kontinenata može se formirati klima jedne ili druge vrste ovisno o prirodi prevladavajućih vjetrova. Na primjer, u zoni prevladavanja zapadnog transporta, na zapadnim obalama dominira morska klima, a na istočnim obalama kontinentalna klima. Ovo je prikazano u tabeli. 3, koji upoređuje temperature na tri američke meteorološke stanice koje se nalaze na približno istoj geografskoj širini u zoni pretežnog zapadnog transporta.

Na zapadnoj obali, u San Francisku, klima je maritimna, sa toplim zimama, hladnim ljetima i niskim temperaturnim rasponima. U Čikagu, u unutrašnjosti kontinenta, klima je oštro kontinentalna, sa hladnim zimama, toplim ljetima i značajnim temperaturnim rasponom. Klima istočne obale Bostona ne razlikuje se mnogo od one u Čikagu, iako Atlantski okean na nju umjereno djeluje zbog vjetrova koji ponekad duvaju s mora (morski povjetarac).

Monsuni.

Izraz "monsun", izveden od arapskog "mawsim" (sezona), znači "sezonski vjetar". Naziv je prvi put primijenjen za vjetrove u Arapskom moru, koji su puhali šest mjeseci sa sjeveroistoka, a sljedećih šest mjeseci sa jugozapada. Monsuni najveću snagu dostižu u južnoj i istočnoj Aziji, kao i na tropskim obalama, kada je uticaj opšte atmosferske cirkulacije slab i ne potiskuje ih. Zaljevska obala doživljava slabije monsune.

Monsuni su sezonski ekvivalent velikih razmjera povjetarca, vjetra s dnevnim ciklusom koji puše naizmjenično od kopna do mora i od mora do kopna u mnogim obalnim područjima. Tokom letnjeg monsuna, kopno je toplije od okeana, a topli vazduh, koji se uzdiže iznad njega, širi se prema van u gornjim slojevima atmosfere. Kao rezultat, stvara se nizak pritisak u blizini površine, što potiče dotok vlažnog zraka iz oceana. Tokom zimskog monsuna, kopno je hladnije od okeana, tako da hladan vazduh tone preko kopna i teče prema okeanu. U područjima monsunske klime mogu se razviti i vjetrovi, ali oni pokrivaju samo površinski sloj atmosfere i pojavljuju se samo u obalnom pojasu.

Monsunsku klimu karakteriše izražena sezonska promjena u područjima iz kojih dolaze vazdušne mase - kontinentalna zimi i morska ljeti; prevladavanje vjetrova koji ljeti duvaju s mora, a zimi sa kopna; ljetni maksimum padavina, oblačnost i vlaga.

Područje oko Bombaja na zapadnoj obali Indije (približno 20° N) je klasičan primjer područja s monsunskom klimom. U februaru oko 90% vremena duvaju vjetrovi sjeveroistočnog smjera, au julu cca. 92% vremena - jugozapadni pravci. Prosečna količina padavina u februaru iznosi 2,5 mm, au julu 693 mm. Prosečan broj dana sa padavinama u februaru je 0,1, au julu - 21. Prosečna oblačnost u februaru je 13%, u julu - 88%. Prosječna relativna vlažnost zraka iznosi 71% u februaru i 87% u julu.

UTICAJ RELJEFA

Najveće orografske prepreke (planine) imaju značajan uticaj na klimu kopna.

Termalni način rada.

U nižim slojevima atmosfere temperatura se smanjuje za oko 0,65 °C uz porast na svakih 100 m; u područjima sa dugim zimama temperatura se javlja nešto sporije, posebno u donjem sloju od 300 metara, a u područjima sa dugim ljetima nešto brže. Najbliža veza između prosječne temperature i nadmorske visine uočena je u planinama. Stoga, izoterme prosječne temperature za područja kao što je Colorado, na primjer, općenito prate konturne obrasce topografskih karata.

Oblačnost i padavine.

Kada vazduh na svom putu naiđe na planinski lanac, prisiljen je da se podigne. Istovremeno se zrak hladi, što dovodi do smanjenja njegovog kapaciteta vlage i kondenzacije vodene pare (formiranje oblaka i padavina) na vjetrovitoj strani planina. Kada se vlaga kondenzuje, vazduh se zagreva i, kada dođe do zavetrine planine, postaje suv i topao. Ovako nastaje vetar Chinook u Stenovitim planinama.

Tabela 4. Ekstremne temperature kontinenata i ostrva Okeanije

Tabela 4. EKSTREMNE TEMPERATURE KONTINENTA I OTOKA OCEANIJE
Region	Maksimalna temperatura °C	Mjesto	Minimalna temperatura °C	Mjesto
Sjeverna Amerika	57	Dolina smrti, Kalifornija, SAD	–66	Northies, Grenland 1
Južna Amerika	49	Rivadavia, Argentina	–33	Sarmiento, Argentina
Evropa	50	Sevilja, Španija	–55	Ust-Ščugor, Rusija
Azija	54	Tirat Zevi, Izrael	–68	Ojmjakon, Rusija
Afrika	58	Al Azizija, Libija	–24	Ifrane, Maroko
Australija	53	Cloncurry, Australija	–22	Charlotte Pass, Australija
Antarktika	14	Esperanza, Antarktičko poluostrvo	–89	Stanica Vostok, Antarktik
Oceanija	42	Tuguegarao, Filipini	–10	Haleakala, Havaji, Sjedinjene Američke Države
1 U kontinentalnom dijelu Sjeverne Amerike, minimalna zabilježena temperatura je bila –63° C (Snag, Yukon, Kanada)

Tabela 5. Ekstremne vrijednosti prosječnih godišnjih padavina na kontinentima i ostrvima Okeanije

Tabela 5. EKSTREMNE VRIJEDNOSTI PROSJEČNIH GODIŠNJIH PADAINA NA KONTINUIMA I OTOČIMA OCEANIJE
Region	Maksimum, mm	Mjesto	Minimum, mm	Mjesto
Sjeverna Amerika	6657	Henderson Lake, Britanska Kolumbija, Kanada	30	Batages, Meksiko
Južna Amerika	8989	Quibdo, Kolumbija		Arica, Čile
Evropa	4643	Crkvice, Jugoslavija	163	Astrakhan, Rusija
Azija	11430	Čerapunji, Indija	46	Aden, Jemen
Afrika	10277	Debunja, Kamerun		Wadi Halfa, Sudan
Australija	4554	Tully, Australija	104	Malka, Australija
Oceanija	11684	Waialeale, Havaji, Sjedinjene Američke Države	226	Puako, Havaji, Sjedinjene Američke Države

SINOPTIČKI OBJEKTI

Vazdušne mase.

Vazdušna masa je ogroman volumen zraka čija su svojstva (uglavnom temperatura i vlažnost) nastala pod utjecajem donje površine u određenom području i postupno se mijenjaju kako se kreće od izvora formiranja u horizontalnom smjeru.

Zračne mase odlikuju se prvenstveno toplinskim karakteristikama područja formiranja, na primjer, tropskih i polarnih. Kretanje zračnih masa iz jednog područja u drugo, uz očuvanje mnogih originalnih karakteristika, može se pratiti korištenjem sinoptičkih karata. Na primjer, hladan, suh zrak sa kanadskog Arktika kreće se iznad Sjedinjenih Država i polako se zagrijava, ali ostaje suh. Slično, tople, vlažne tropske zračne mase koje se formiraju iznad Meksičkog zaljeva ostaju vlažne, ali mogu zagrijati ili ohladiti ovisno o svojstvima donje površine. Naravno, takva transformacija zračnih masa se intenzivira kako se uvjeti na njihovu putu mijenjaju.

Kada vazdušne mase različitih svojstava iz udaljenih izvora formiranja dođu u kontakt, one zadržavaju svoje karakteristike. Veći dio svog postojanja razdvojeni su manje-više jasno definiranim prijelaznim zonama, gdje se temperatura, vlažnost i brzina vjetra naglo mijenjaju. Tada se zračne mase miješaju, raspršuju i, na kraju, prestaju postojati kao odvojena tijela. Prijelazne zone između pokretnih zračnih masa nazivaju se "frontovi".

Fronts

prolaze duž korita tlačnog polja, tj. duž kontura niskog pritiska. Kada se front pređe, smjer vjetra se obično dramatično mijenja. U polarnim zračnim masama vjetar može biti sjeverozapadni, dok u tropskim zračnim masama može biti južni. Najgore vrijeme se dešava duž frontova iu hladnijem području blizu fronta, gdje topli zrak klizi uz klin gustog hladnog zraka i hladi. Kao rezultat, nastaju oblaci i padavine. Ponekad se duž fronta formiraju ekstratropski cikloni. Fronte se formiraju i kada dođu u kontakt hladne sjeverne i tople južne zračne mase koje se nalaze u središnjem dijelu ciklona (područje niskog atmosferskog tlaka).

Postoje četiri vrste frontova. Stacionarni front se formira na više ili manje stabilnoj granici između polarnih i tropskih zračnih masa. Ako se hladni vazduh povlači u površinski sloj, a topli vazduh napreduje, formira se topli front. Tipično, prije približavanja toplog fronta, nebo je naoblačeno, ima kiše ili snijega, a temperatura postepeno raste. Kako front prolazi, kiša prestaje i temperature ostaju visoke. Kada prođe hladna fronta, hladan vazduh ulazi, a topli se povlači. Kišovito, vjetrovito vrijeme javlja se u uskom pojasu duž hladnog fronta. Naprotiv, toplom frontu prethodi široko područje oblaka i kiše. Okludirani front kombinuje karakteristike toplog i hladnog fronta i obično se povezuje sa starim ciklonom.

Cikloni i anticikloni.

Cikloni su atmosferski poremećaji velikih razmjera u području niskog tlaka. Na sjevernoj hemisferi vjetrovi pušu iz područja visokog tlaka u područje niskog tlaka u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, a na južnoj hemisferi - u smjeru kazaljke na satu. U ciklonima umjerenih geografskih širina, koji se nazivaju ekstratropski, hladni front je obično izražen, a topli front, ako postoji, nije uvijek jasno vidljiv. Ekstratropski cikloni često se formiraju niz vjetar planinskih lanaca, kao što su istočne padine Stjenovitih planina i duž istočnih obala Sjeverne Amerike i Azije. U umjerenim geografskim širinama većina padavina je povezana s ciklonima.

Anticiklon je područje visokog vazdušnog pritiska. Obično se povezuje sa dobrim vremenom sa vedrim ili delimično oblačnim nebom. Na sjevernoj hemisferi, vjetrovi koji pušu iz središta anticiklone se odbijaju u smjeru kazaljke na satu, a na južnoj hemisferi - u suprotnom smjeru. Anticikloni su obično veće veličine od ciklona i kreću se sporije.

Budući da se u anticiklonu zrak širi od centra prema periferiji, viši slojevi zraka se spuštaju, kompenzirajući njegovo otjecanje. U ciklonu se, naprotiv, diže zrak istisnut konvergentnim vjetrovima. Budući da su uzlazna kretanja zraka ono što dovode do stvaranja oblaka, naoblačenje i padavine su uglavnom ograničene na ciklone, dok u anticiklonama prevladava vedro ili djelomično oblačno vrijeme.

Tropski cikloni (uragani, tajfuni)

Tropski cikloni (uragani, tajfuni) su opći naziv za ciklone koji se formiraju nad oceanima u tropima (osim hladnih voda južnog Atlantika i jugoistočnog Pacifika) i ne sadrže kontrastne zračne mase. Tropski cikloni se javljaju u različitim dijelovima svijeta, obično pogađajući istočne i ekvatorijalne dijelove kontinenata. Nalaze se u južnom i jugozapadnom sjevernom Atlantiku (uključujući Karipsko more i Meksički zaljev), sjevernom Tihom okeanu (zapadno od meksičke obale, Filipinska ostrva i Kinesko more), Bengalskom zaljevu i Arapskom moru, u južnom Indijskom okeanu kod obala Madagaskara, kod sjeverozapadne obale Australije i u južnom Tihom okeanu - od obale Australije do 140° W.

Prema međunarodnom sporazumu, tropski cikloni su klasifikovani prema jačini njihovih vjetrova. Postoje tropske depresije sa brzinom vjetra do 63 km/h, tropske oluje (brzine vjetra od 64 do 119 km/h) i tropski uragani ili tajfuni (brzine vjetra veće od 120 km/h).

U nekim dijelovima svijeta tropski cikloni imaju lokalna imena: u sjevernom Atlantiku i Meksičkom zaljevu - uragani (na ostrvu Haiti - tajno); u Tihom okeanu kod zapadne obale Meksika - kordonazo, u zapadnim i najjužnijim regijama - tajfuni, na Filipinima - baguyo ili baruyo; u Australiji - volja-volja.

Tropski ciklon je ogroman atmosferski vrtlog promjera od 100 do 1600 km, praćen jakim razornim vjetrovima, obilnim padavinama i velikim udarima (podizanje razine mora pod utjecajem vjetra). Početni tropski cikloni obično se kreću prema zapadu, blago odstupajući prema sjeveru, sa povećanjem brzine i povećanjem veličine. Nakon kretanja prema polu, tropski ciklon se može "okrenuti", pridružiti se zapadnom transportu umjerenih geografskih širina i početi se kretati prema istoku (međutim, takva promjena smjera kretanja se ne događa uvijek).

Ciklonalni vjetrovi sjeverne hemisfere koji se okreću u smjeru suprotnom od kazaljke na satu imaju svoju maksimalnu snagu u pojasu promjera 30-45 km ili više, počevši od "oka oluje". Brzina vjetra u blizini površine zemlje može doseći 240 km/h. U središtu tropskog ciklona obično se nalazi područje bez oblaka prečnika od 8 do 30 km, koje se naziva „oko oluje“, jer je nebo ovdje često vedro (ili djelomično oblačno) i vjetar je obično veoma lagan. Zona destruktivnih vjetrova duž putanje tajfuna široka je 40-800 km. Razvijajući se i krećući se, cikloni pokrivaju udaljenosti od nekoliko hiljada kilometara, na primjer, od izvora formiranja u Karipskom moru ili u tropskom Atlantiku do kopnenih područja ili sjevernog Atlantika.

Iako vjetrovi orkanske snage u središtu ciklona dostižu ogromne brzine, sam uragan se može kretati vrlo sporo, pa čak i stati na neko vrijeme, što posebno vrijedi za tropske ciklone, koji se obično kreću brzinom ne većom od 24 km/ h. Kako se ciklon udaljava od tropa, njegova brzina se obično povećava i u nekim slučajevima doseže 80 km/h ili više.

Uraganski vjetrovi mogu uzrokovati veliku štetu. Iako su slabiji nego u tornadu, ipak su sposobni da obaraju drveće, prevrću kuće, pokidaju dalekovode, pa čak i vozove iz šina. Ali najveći gubitak života uzrokuju poplave povezane s uraganima. Kako oluja napreduje, često se formiraju ogromni valovi, a nivo mora može porasti za više od 2 m za nekoliko minuta. Ogromni talasi uništavaju kuće, puteve, mostove i druge objekte koji se nalaze na obali i mogu da odnesu čak i davno postojeće pješčane otoke. Većinu uragana prate obilne kiše, koje poplavljuju polja i kvare usjeve, ispiraju puteve i ruše mostove, te poplavljuju nižinska naselja.

Poboljšane prognoze, praćene brzim olujnim upozorenjima, dovele su do značajnog smanjenja broja žrtava. Kada se formira tropski ciklon, učestalost emitovanja prognoze se povećava. Najvažniji izvor informacija su izvještaji aviona posebno opremljenih za posmatranje ciklona. Takvi avioni patroliraju stotinama kilometara od obale, često prodiru u centar ciklona kako bi dobili tačne informacije o njegovom položaju i kretanju.

Područja obale koja su najosjetljivija na uragane opremljena su radarskim sistemima za njihovo otkrivanje. Kao rezultat, oluja se može otkriti i pratiti na udaljenosti do 400 km od radarske stanice.

tornado (tornado)

Tornado je rotirajući oblak u obliku lijevka koji se proteže prema tlu od podnožja grmljavinskog oblaka. Boja mu se mijenja od sive do crne. U otprilike 80% tornada u Sjedinjenim Državama, maksimalne brzine vjetra dosežu 65-120 km/h, a samo 1% dostiže 320 km/h ili više. Tornado koji se približava obično proizvodi buku sličnu pokretnom teretnom vozu. Uprkos relativno maloj veličini, tornada su među najopasnijim olujnim pojavama.

Od 1961. do 1999. tornada su u prosjeku ubijala 82 osobe godišnje u Sjedinjenim Državama. Međutim, vjerovatnoća da će tornado proći kroz ovu lokaciju je izuzetno mala, budući da je prosječna dužina njegovog puta prilično kratka (oko 25 km), a područje pokrivanja malo (manje od 400 m širine).

Tornado nastaje na visinama do 1000 m iznad površine. Neki od njih nikada ne dosegnu zemlju, drugi je mogu dodirnuti i ponovo se podići. Tornada se obično povezuju s grmljavinskim oblacima koji bacaju grad na tlo, a mogu se pojaviti u grupama od dva ili više. U tom slučaju prvo se formira snažniji tornado, a zatim jedan ili više slabijih vrtloga.

Da bi se tornado formirao u vazdušnim masama, neophodan je oštar kontrast u parametrima temperature, vlažnosti, gustine i protoka vazduha. Hladan, suv vazduh sa zapada ili severozapada kreće se prema toplom, vlažnom vazduhu na površini. Ovo je praćeno jakim vjetrom u uskoj prijelaznoj zoni, gdje se dešavaju složene energetske transformacije koje mogu uzrokovati stvaranje vrtloga. Vjerojatno se tornado formira samo pod strogo definiranom kombinacijom nekoliko prilično običnih faktora koji variraju u širokom rasponu.

Tornada se javljaju širom svijeta, ali najpovoljniji uvjeti za njihovo formiranje nalaze se u središnjim regijama Sjedinjenih Država. Učestalost tornada generalno se povećava u februaru u svim istočnim državama u blizini Meksičkog zaljeva i dostiže vrhunac u martu. U Ajovi i Kanzasu, njihova najveća učestalost javlja se u maju – junu. Od jula do decembra, broj tornada naglo opada širom zemlje. Prosječan broj tornada u Sjedinjenim Državama je oko. 800 godišnje, od čega se polovina dešava u aprilu, maju i junu. Ova brojka dostiže najveće vrijednosti u Teksasu (120 godišnje), a najniže u sjeveroistočnim i zapadnim državama (1 godišnje).

Razaranje uzrokovano tornadom je strašno. Nastaju kako zbog vjetrova ogromne snage, tako i zbog velikih razlika u pritisku na ograničenom području. Tornado je sposoban da razbije zgradu na komade i rasprši je po zraku. Zidovi se mogu srušiti. Oštar pad tlaka dovodi do činjenice da se teški predmeti, čak i oni koji se nalaze unutar zgrada, dižu u zrak, kao da ih usisava divovska pumpa, a ponekad se prenose na znatne udaljenosti.

Nemoguće je tačno predvideti gde će se formirati tornado. Međutim, moguće je definirati površinu od cca. 50 hiljada kvadratnih metara km, unutar kojih je vjerovatnoća pojave tornada prilično velika.

Oluja sa grmljavinom

Grmljavina ili grmljavina su lokalni atmosferski poremećaji povezani sa razvojem kumulonimbusnih oblaka. Takve oluje su uvijek praćene grmljavinom i grmljavinom i obično jakim udarima vjetra i obilnim padavinama. Ponekad pada tuča. Većina oluja s grmljavinom brzo prestaje, a čak i one najduže rijetko traju više od jednog ili dva sata.

Grmljavine nastaju zbog nestabilnosti atmosfere i povezane su uglavnom s miješanjem slojeva zraka, koji teže postizanju stabilnije raspodjele gustine. Snažne rastuće vazdušne struje karakteristična su za početnu fazu grmljavine. Snažna silazna kretanja zraka u područjima obilnih padavina karakteristična su za njegovu završnu fazu. Grmljavinski oblaci često dosežu visinu od 12-15 km u umjerenim geografskim širinama, a čak i više u tropima. Njihov vertikalni rast ograničen je stabilnim stanjem donje stratosfere.

Jedinstveno svojstvo grmljavine je njihova električna aktivnost. Munja se može pojaviti unutar kumulusnog oblaka u razvoju, između dva oblaka ili između oblaka i tla. U stvarnosti, pražnjenje groma gotovo se uvijek sastoji od nekoliko pražnjenja koje prolaze kroz isti kanal, a prolaze tako brzo da se golim okom percipiraju kao isto pražnjenje.

Još nije sasvim jasno kako dolazi do razdvajanja velikih naboja suprotnog predznaka u atmosferi. Većina istraživača vjeruje da je ovaj proces povezan s razlikama u veličini kapljica tekućine i smrznute vode, kao i sa vertikalnim strujanjima zraka. Električni naboj grmljavinskog oblaka indukuje naelektrisanje na površini zemlje ispod njega i naelektrisanja suprotnog predznaka oko osnove oblaka. Ogromna razlika potencijala nastaje između suprotno nabijenih područja oblaka i zemljine površine. Kada dostigne dovoljnu vrijednost, dolazi do električnog pražnjenja - bljeska munje.

Grmljavina koja prati pražnjenje munje uzrokovana je trenutnim širenjem zraka duž putanje pražnjenja, što nastaje kada ga naglo zagrije munja. Grmljavina se češće čuje kao dugi udari, a ne kao jedan udar, budući da se javlja duž cijelog kanala munje, te stoga zvuk putuje udaljenost od svog izvora do posmatrača u nekoliko faza.

Mlazne struje vazduha

– krivudave „rijeke“ jakih vjetrova u umjerenim geografskim širinama na visinama od 9-12 km (na kojima su obično ograničeni letovi mlaznih aviona na velike udaljenosti), koji duvaju brzinom ponekad i do 320 km/h. Avion koji leti u pravcu mlaznog toka štedi mnogo goriva i vremena. Stoga je predviđanje širenja i jačine mlaznih tokova od suštinskog značaja za planiranje leta i zračnu navigaciju općenito.

Sinoptičke karte (vremenske karte)

Za karakterizaciju i proučavanje mnogih atmosferskih pojava, kao i za vremensku prognozu, potrebno je istovremeno vršiti različita osmatranja na više tačaka i zapisivati ​​dobijene podatke na karte. U meteorologiji tzv sinoptička metoda.

Površinske sinoptičke karte.

Širom Sjedinjenih Država, vremenska posmatranja vrše se svakog sata (u nekim zemljama rjeđe). Oblačnost je karakterizirana (gustina, visina i vrsta); uzimaju se očitanja barometra, u koja se unose korekcije kako bi se dobivene vrijednosti dovele do razine mora; snimaju se smjer i brzina vjetra; mjeri se količina tekućih ili čvrstih padavina i temperatura zraka i tla (u toku perioda posmatranja, maksimum i minimum); određuje se vlažnost vazduha; uvjeti vidljivosti i sve druge atmosferske pojave (na primjer, grmljavina, magla, izmaglica, itd.) pažljivo se snimaju.

Svaki posmatrač zatim kodira i prenosi informacije koristeći Međunarodni meteorološki kod. Budući da je ovaj postupak standardiziran od strane Svjetske meteorološke organizacije, takvi podaci se lako mogu dešifrirati bilo gdje u svijetu. Kodiranje traje cca. 20 minuta, nakon čega se poruke šalju centrima za prikupljanje informacija i dolazi do međunarodne razmjene podataka. Zatim se rezultati posmatranja (u obliku brojeva i simbola) ucrtavaju na konturnu kartu na kojoj su meteorološke stanice označene tačkama. Ovo prognostičaru daje predstavu o vremenskim uslovima unutar velikog geografskog regiona. Ukupna slika postaje još jasnija nakon povezivanja tačaka u kojima se bilježi isti pritisak glatkim punim linijama - izobarama i crtanjem granica između različitih zračnih masa (atmosferskih frontova). Identificiraju se i područja sa visokim ili niskim pritiskom. Karta će postati još izražajnija ako obojite ili zasjenite područja na kojima su padale padavine u vrijeme promatranja.

Sinoptičke karte površinskog sloja atmosfere jedan su od glavnih alata za prognozu vremena. Specijalista koji razvija prognozu upoređuje seriju sinoptičkih karata za različite periode posmatranja i proučava dinamiku sistema pritiska, primećujući promene temperature i vlažnosti u vazdušnim masama dok se kreću preko različitih tipova donje površine.

Sinoptičke karte nadmorske visine.

Oblaci se kreću uz vazdušne struje, obično na značajnim visinama iznad površine zemlje. Stoga je važno da meteorolog ima pouzdane podatke za mnoge nivoe atmosfere. Na osnovu podataka dobijenih od meteoroloških balona, ​​aviona i satelita, vremenske karte se sastavljaju za pet nivoa visine. Ove karte se prenose meteorološkim centrima.

VREMENSKA PROGNOZA

Vremenska prognoza je napravljena na osnovu ljudskog znanja i kompjuterskih sposobnosti. Tradicionalni dio izrade prognoze je analiza mapa koje prikazuju horizontalnu i vertikalnu strukturu atmosfere. Na osnovu njih, stručnjak za prognozu može procijeniti razvoj i kretanje sinoptičkih objekata. Upotreba računara u meteorološkoj mreži uvelike olakšava prognozu temperature, pritiska i drugih meteoroloških elemenata.

Za prognozu vremena, pored moćnog kompjutera, potrebna vam je široka mreža za posmatranje vremena i pouzdan matematički aparat. Direktna zapažanja daju matematičkim modelima podatke potrebne za njihovu kalibraciju.

Idealna prognoza treba da bude opravdana u svakom pogledu. Teško je utvrditi uzrok grešaka u prognozama. Meteorolozi smatraju da je prognoza tačna ako je njena greška manja od vremenske prognoze koristeći jednu od dvije metode koje ne zahtijevaju posebno poznavanje meteorologije. Prvi od njih, nazvan inercijski, pretpostavlja da se vremenski obrazac neće promijeniti. Druga metoda pretpostavlja da će vremenske karakteristike odgovarati mjesečnom prosjeku za dati datum.

Dužina vremena tokom kojeg je prognoza opravdana (tj. daje bolji rezultat od jednog od dva navedena pristupa) ne zavisi samo od kvaliteta posmatranja, matematičke aparature i kompjuterske tehnologije, već i od obima meteorološke prognoze. fenomen. Uopšteno govoreći, što je veći vremenski događaj, to se duže može prognozirati. Na primjer, često se stepen razvoja i putanja ciklona može predvidjeti nekoliko dana unaprijed, ali ponašanje određenog kumulusnog oblaka može se predvidjeti ne više od sljedećeg sata. Čini se da su ova ograničenja posljedica posebnosti atmosfere i još uvijek se ne mogu prevladati pažljivijim promatranjima ili preciznijim jednačinama.

Atmosferski procesi se razvijaju haotično. To znači da su potrebni različiti pristupi za predviđanje različitih pojava na različitim prostorno-vremenskim skalama, posebno za predviđanje ponašanja velikih ciklona srednjih geografskih širina i lokalnih jakih grmljavina, kao i za dugoročne prognoze. Na primjer, dnevna prognoza vazdušnog pritiska u površinskom sloju je gotovo jednako tačna kao i mjerenja iz meteoroloških balona u odnosu na koje je verifikovana. Suprotno tome, teško je dati detaljnu trosatnu prognozu kretanja linije škvalina - trake intenzivnih padavina ispred hladnog fronta i općenito paralelno s njim, unutar kojeg mogu nastati tornada. Meteorolozi mogu samo provizorno identificirati velika područja mogućeg pojavljivanja pljuskova. Kada se jednom snime satelitskim snimcima ili radarom, njihov napredak može se ekstrapolirati samo za jedan do dva sata, zbog čega je važno blagovremeno saopštavanje vremenskih izvještaja javnosti. Predviđanje nepovoljnih kratkoročnih meteoroloških pojava (škvaline, grad, tornada, itd.) naziva se hitna prognoza. Razvijaju se kompjuterske tehnike za predviđanje ovih opasnih vremenskih pojava.

S druge strane, postoji problem dugoročnih prognoza, tj. više od nekoliko dana unapred, za šta su apsolutno neophodna vremenska osmatranja širom sveta, ali ni to nije dovoljno. Budući da turbulentna priroda atmosfere ograničava mogućnost predviđanja vremena na velikom području na otprilike dvije sedmice, prognoza za duže periode mora se zasnivati ​​na faktorima koji utiču na atmosferu na predvidljiv način i koji će sami biti poznati više od dvije sedmice u unaprijed. Jedan od takvih faktora je temperatura površine okeana, koja se polako mijenja tokom sedmica i mjeseci, utiče na sinoptičke procese i može se koristiti za identifikaciju područja abnormalnih temperatura i padavina.

PROBLEMI TRENUTNOG STANJA VREMENA I KLIMA

Zagađenje zraka.

Globalno zagrijavanje.

Ugljični dioksid u Zemljinoj atmosferi porastao je za oko 15% od 1850. godine i predviđa se da će se povećati za skoro toliko do 2015. godine, najvjerovatnije zbog sagorijevanja fosilnih goriva kao što su ugalj, nafta i plin. Pretpostavlja se da će se kao rezultat ovog procesa prosječna godišnja temperatura na Zemljinoj kugli povećati za približno 0,5°C, a kasnije, u 21. vijeku, postati još viša. Posljedice globalnog zagrijavanja teško je predvidjeti, ali je malo vjerovatno da će biti povoljne.

ozon,

čija se molekula sastoji od tri atoma kiseonika, nalazi se uglavnom u atmosferi. Posmatranja obavljena od sredine 1970-ih do sredine 1990-ih pokazala su da se koncentracija ozona nad Antarktikom značajno promijenila: smanjila se u proljeće (oktobar), kada je nastao tzv. ozon. “ozonska rupa”, a zatim se ponovo povećao na normalne nivoe tokom ljeta (u januaru). Tokom posmatranog perioda, postoji jasan trend smanjenja proljetnog minimalnog sadržaja ozona u ovom regionu. Globalna satelitska osmatranja ukazuju na nešto manje, ali primjetno smanjenje koncentracija ozona koje se događa posvuda, s izuzetkom ekvatorijalne zone. Pretpostavlja se da se to dogodilo zbog široke upotrebe rashladnih sredstava koja sadrže fluorohlor (freona) u rashladnim jedinicama iu druge svrhe.

El Niño.

Jednom svakih nekoliko godina, u istočnom ekvatorijalnom Tihom okeanu dolazi do izuzetno snažnog zagrijavanja. Obično počinje u decembru i traje nekoliko mjeseci. Zbog blizine Božića, ovaj fenomen se naziva "El Niño", što na španskom znači "beba (Hrist)". Atmosferski fenomeni koji ga prate nazvani su južnim oscilacijama, jer su prvi put uočeni na južnoj hemisferi. Zbog tople vodene površine, konvektivni porast zraka uočava se u istočnom dijelu Tihog okeana, a ne u zapadnom, kao što je uobičajeno. Kao rezultat toga, područje obilnih kiša pomiče se iz zapadnih regija Tihog okeana u istočne.

Suše u Africi.

Reference o suši u Africi sežu do biblijske istorije. U novije vrijeme, krajem 1960-ih i početkom 1970-ih, suša u Sahelu, na južnom rubu Sahare, dovela je do smrti 100 hiljada ljudi. Suša 1980-ih prouzročila je sličnu štetu u istočnoj Africi. Nepovoljni klimatski uslovi ovih regiona su pogoršani prekomernom ispašom, uništavanjem šuma i vojnim akcijama (kao, na primer, u Somaliji 1990-ih).

METEOROLOŠKI INSTRUMENTI

Meteorološki instrumenti su dizajnirani kako za neposredna neposredna mjerenja (termometar ili barometar za mjerenje temperature ili pritiska) tako i za kontinuirano snimanje istih elemenata tokom vremena, obično u obliku grafikona ili krive (termograf, barograf). U nastavku su opisani samo instrumenti za hitna mjerenja, ali gotovo svi postoje iu obliku registratora. U suštini, ovo su isti mjerni instrumenti, ali s olovkom koja crta liniju na pokretnoj papirnoj traci.

Termometri.

Termometri od tečnog stakla.

Meteorološki termometri najčešće koriste sposobnost tečnosti zatvorene u staklenoj sijalici da se širi i skuplja. Tipično, staklena kapilarna cijev završava sfernim nastavkom koji služi kao rezervoar za tekućinu. Osjetljivost takvog termometra obrnuto je ovisna o površini poprečnog presjeka kapilare i direktno ovisi o volumenu rezervoara i o razlici u koeficijentima ekspanzije date tekućine i stakla. Stoga osjetljivi meteorološki termometri imaju velike rezervoare i tanke cijevi, a tekućine koje se koriste u njima šire se mnogo brže s povećanjem temperature od stakla.

Izbor tečnosti za termometar zavisi uglavnom od raspona temperatura koje se mere. Živa se koristi za mjerenje temperatura iznad –39°C – njene tačke smrzavanja. Za niže temperature koriste se tečna organska jedinjenja, kao što je etil alkohol.

Preciznost ispitanog standardnog meteorološkog staklenog termometra je ± 0,05°C. Glavni razlog greške živinog termometra je povezan sa postepenim nepovratnim promjenama elastičnih svojstava stakla. Oni dovode do smanjenja zapremine stakla i povećanja referentne tačke. Osim toga, greške mogu nastati kao rezultat pogrešnih očitavanja ili zbog postavljanja termometra u prostor gdje temperatura ne odgovara pravoj temperaturi zraka u blizini meteorološke stanice.

Greške alkoholnih i živinih termometara su slične. Dodatne greške mogu nastati zbog adhezivnih sila između alkohola i staklenih stijenki cijevi, tako da kada temperatura brzo padne, dio tekućine se zadržava na stijenkama. Osim toga, alkohol smanjuje svoj volumen na svjetlu.

Minimalni termometar

dizajniran za određivanje najniže temperature za određeni dan. U ove svrhe se obično koristi stakleni alkoholni termometar. Staklena igla sa zadebljanjima na krajevima je uronjena u alkohol. Termometar radi u horizontalnom položaju. Kada temperatura padne, stup alkohola se povlači, vukući iglu za sobom, a kada se podiže, alkohol teče oko njega ne pomerajući ga, te stoga igla bilježi minimalnu temperaturu. Vratite termometar u radno stanje tako što ćete nagnuti rezervoar prema gore tako da igla ponovo dođe u kontakt sa alkoholom.

Maksimalni termometar

koristi se za određivanje najviše temperature za određeni dan. Obično je to stakleni živin termometar, sličan medicinskom. U staklenoj cijevi u blizini rezervoara postoji suženje. Živa se istiskuje kroz ovu konstrikciju kada temperatura poraste, a kada se temperatura snizi, suženje sprečava njeno otjecanje u rezervoar. Takav termometar je opet pripremljen za rad na posebnoj rotirajućoj instalaciji.

Bimetalni termometar

sastoji se od dvije tanke metalne trake, kao što su bakar i željezo, koje se pri zagrijavanju šire u različitim stupnjevima. Njihove ravne površine čvrsto pristaju jedna uz drugu. Ova bimetalna traka je uvijena u spiralu, čiji je jedan kraj čvrsto fiksiran. Kako se zavojnica zagrijava ili hladi, dva metala se šire ili skupljaju različito, a zavojnica se ili odmotava ili savija čvršće. Veličina ovih promjena se procjenjuje pomoću pokazivača pričvršćenog na slobodni kraj spirale. Primjeri bimetalnih termometara su sobni termometri s okruglim brojčanikom.

Električni termometri.

Takvi termometri uključuju uređaj s poluvodičkim termoelementom - termistorom ili termistorom. Termopar se odlikuje velikim negativnim koeficijentom otpora (tj. njegov otpor brzo opada s povećanjem temperature). Prednosti termistora su visoka osjetljivost i brzina odgovora na promjene temperature. Kalibracija termistora se mijenja tokom vremena. Termistori se koriste na vremenskim satelitima, zvučnim balonima i većini digitalnih termometara u zatvorenom prostoru.

Barometri.

Živin barometar

- Ovo je staklena cijev cca. 90 cm, napunjen živom, zapečaćen na jednom kraju i navrnut u čašu sa živom. Pod uticajem gravitacije, deo žive se izliva iz cevi u šolju, a usled pritiska vazduha na površini čaše, živa se diže kroz cev. Kada se uspostavi ravnoteža između ove dvije suprotstavljene sile, visina žive u cijevi iznad površine tečnosti u rezervoaru odgovara atmosferskom pritisku. Ako se pritisak vazduha poveća, nivo žive u cevi raste. Prosječna visina živinog stupca u barometru na nivou mora je cca. 760 mm.

Aneroidni barometar

sastoji se od zatvorene kutije iz koje je zrak djelomično evakuisan. Jedna od njegovih površina je elastična membrana. Ako se atmosferski tlak povećava, membrana se savija prema unutra, ako se smanjuje, savija se prema van. Pokazivač vezan uz njega bilježi ove promjene. Aneroidni barometri su kompaktni i relativno jeftini i koriste se u zatvorenom prostoru i na standardnim vremenskim radiosondama. Vidi također BAROMETER.

Instrumenti za mjerenje vlažnosti.

Psihrometar

sastoji se od dva termometra smještena jedan do drugog: suhog termometra koji mjeri temperaturu zraka i mokrog termometra čiji je rezervoar umotan u krpu (kambrik) navlaženu destilovanom vodom. Vazduh struji oko oba termometra. Zbog isparavanja vode iz tkanine, termometar sa mokrim termometrom obično očitava nižu temperaturu od termometra sa suhim termometrom. Što je niža relativna vlažnost, veća je razlika u očitanjima termometra. Na osnovu ovih očitanja, relativna vlažnost se određuje pomoću posebnih tabela.

Higrometar za kosu

mjeri relativnu vlažnost na osnovu promjena u dužini ljudske kose. Da biste uklonili prirodna ulja, kosa se prvo natopi etil alkoholom, a zatim opere destilovanom vodom. Ovako pripremljena dužina kose ima gotovo logaritamsku ovisnost o relativnoj vlažnosti zraka u rasponu od 20 do 100%. Vrijeme potrebno da kosa reagira na promjene vlažnosti ovisi o temperaturi zraka (što je temperatura niža, to je duže). U higrometru za kosu, kako se dužina kose povećava ili smanjuje, poseban mehanizam pomiče pokazivač duž skale. Takvi higrometri se obično koriste za mjerenje relativne vlažnosti u prostorijama.

Elektrolitički higrometri.

Osjetni element ovih higrometara je staklena ili plastična ploča presvučena ugljikom ili litijum hloridom, čija otpornost varira u zavisnosti od relativne vlažnosti. Takvi elementi se obično koriste u instrumentima za meteorološke balone. Kada sonda prođe kroz oblak, uređaj se navlaži, a očitavanja su mu izobličena prilično dugo (sve dok sonda ne bude izvan oblaka i osjetljivi element se ne osuši).

Instrumenti za mjerenje brzine vjetra.

Šoljasti anemometri.

Brzina vjetra se obično mjeri pomoću čašnog anemometra. Ovaj uređaj se sastoji od tri ili više čašica u obliku konusa vertikalno pričvršćenih na krajeve metalnih šipki koje se protežu radijalno simetrično od vertikalne ose. Vjetar s najvećom silom djeluje na konkavne površine čašica i uzrokuje rotaciju ose. Kod nekih tipova čašičnih anemometara, slobodno okretanje čašica je onemogućeno sistemom opruga, čija veličina deformacije određuje brzinu vjetra.

U slobodno rotirajućim čašastim anemometrima, brzina rotacije, otprilike proporcionalna brzini vjetra, mjeri se električnim mjeračem, koji signalizira kada određena količina zraka protiče pored anemometra. Električni signal uključuje svjetlosni signal i uređaj za snimanje na meteorološkoj stanici. Često je čašni anemometar mehanički spojen na magnet, a napon ili frekvencija generirane električne struje je povezana sa brzinom vjetra.

Anemometar

sa okretnom pločom za mlin se sastoji od plastičnog vijka s tri-četiri oštrice montiranog na magneto osi. Propeler je uz pomoć vremenske lopatice, unutar koje se nalazi magnet, stalno usmjeren protiv vjetra. Informacije o smjeru vjetra primaju se putem telemetrijskih kanala do osmatračke stanice. Električna struja koju proizvodi magneto varira u direktnoj proporciji sa brzinom vjetra.

Beaufortova skala.

Brzina vjetra se vizualno procjenjuje prema njegovom djelovanju na objekte koji okružuju posmatrača. Godine 1805., Francis Beaufort, mornar u britanskoj mornarici, razvio je skalu od 12 tačaka za karakterizaciju jačine vjetra na moru. Godine 1926. njemu su dodane procjene brzine vjetra na kopnu. Godine 1955., kako bi se razlikovali uraganski vjetrovi različite jačine, skala je proširena na 17 bodova. Moderna verzija Beaufortove skale (tabela 6) omogućava procjenu brzine vjetra bez upotrebe instrumenata.

Tabela 6. Beaufortova skala za određivanje sile vjetra

Tabela 6. Beaufortova SKALA ZA ODREĐIVANJE SNAGE VJETRA
Poeni	Vizuelni znakovi na kopnu	Brzina vjetra, km/h	Uslovi za energiju vjetra
0	Mirno; dim se diže okomito	Manje od 1,6	Mirno
1	Smjer vjetra je uočljiv po skretanju dima, ali ne i po vjetrokazu.	1,6–4,8	Tiho
2	Vjetar se osjeća po koži lica; lišće šušti; redovno se okreću lopatice	6,4–11,2	Lako
3	Listovi i male grančice su u stalnom pokretu; vijore se lagane zastavice	12,8–19,2	Slabo
4	Vjetar diže prašinu i komade papira; njišu se tanke grane	20,8–28,8	Umjereno
5	Lisnato drveće se njiše; talasi se pojavljuju na kopnenim vodenim tijelima	30,4–38,4	Sveže
6	Debele grane se njišu; možete čuti kako vjetar zviždi u električnim žicama; teško držati kišobran	40,0–49,6	Jaka
7	Stabla se njišu; teško je ići protiv vjetra	51,2–60,8	Jaka
8	Grane drveća se lome; Gotovo je nemoguće ići protiv vjetra	62,4–73,6	Veoma jaka
9	Manja šteta; vjetar skida dimnjake i crijep sa krovova	75,2–86,4	Oluja
10	Rijetko se dešava na kopnu. Drveće je počupano. Značajna šteta na objektima	88,0–100,8	Jaka oluja
11	To se dešava veoma retko na kopnu. U pratnji razaranja na velikom području	102,4–115,2	Fierce Storm
12	Teška razaranja (Ocjene 13-17 dodao je američki meteorološki biro 1955. godine i koriste se u skalama SAD-a i Ujedinjenog Kraljevstva)	116,8–131,2	Uragan
13		132,8–147,2
14		148,8–164,8
15		166,4–182,4
16		184,0–200,0
17		201,6–217,6

Instrumenti za mjerenje padavina.

Atmosferske padavine sastoje se od čestica vode, tekućih i čvrstih, koje dolaze iz atmosfere na površinu zemlje. Kod standardnih kišomjera koji ne bilježe, prijemni lijevak se ubacuje u mjerni cilindar. Omjer površine vrha lijevka i poprečnog presjeka graduiranog cilindra je 10:1, tj. 25 mm padavina će odgovarati oznaci od 250 mm u cilindru.

Kišomjeri za snimanje - pluviografi - automatski vagaju prikupljenu vodu ili broje koliko puta se mala mjerna posuda napuni kišnicom i automatski isprazni.

Ako se očekuju padavine u obliku snijega, lijevak i mjerna posuda se uklanjaju i snijeg se skuplja u kantu za padavine. Kada je snijeg praćen umjerenim do jakim vjetrom, količina snijega koja pada u kontejner ne odgovara stvarnoj količini padavina. Dubina snijega se određuje mjerenjem debljine snježnog sloja unutar tipične oblasti za datu oblast, uzimajući prosjek od najmanje tri mjerenja. Da bi se utvrdio vodni ekvivalent u područjima gdje je utjecaj snijega minimalan, cilindar se uranja u snijeg i izrezuje se stup snijega koji se topi ili vaga. Količina padavina izmjerena kišomjerom ovisi o njegovoj lokaciji. Turbulencija u strujanju zraka, uzrokovana samim uređajem ili okolnim preprekama, dovodi do potcjenjivanja količine padavina koje ulaze u mjernu čašu. Stoga se kišomjer postavlja na ravnu površinu što je dalje moguće od drveća i drugih prepreka. Za smanjenje utjecaja vrtloga koje stvara sam uređaj koristi se zaštitni zaslon.

ZRAKA ZAPAŽANJA

Instrumenti za mjerenje visine oblaka.

Najjednostavniji način da se odredi visina oblaka je mjerenje vremena koje je potrebno malom balonu puštenom sa površine zemlje da stigne do osnove oblaka. Njegova visina jednaka je proizvodu prosječne brzine uspona balona i vremena leta.

Drugi metod je posmatranje svetlosne tačke formirane u podnožju oblaka sa reflektorom usmerenim vertikalno prema gore. Sa udaljenosti od cca. 300 m od reflektora mjeri se ugao između pravca prema ovoj tački i snopa reflektora. Visina oblaka se izračunava triangulacijom, slično kao što se mjere udaljenosti u topografskim premjerima. Predloženi sistem može raditi automatski danju i noću. Fotoćelija se koristi za posmatranje svetlosne tačke u podnožju oblaka.

Visina oblaka se takođe meri pomoću radio talasa - impulsi dužine 0,86 cm koje šalje radar određuje se vremenom koje je potrebno da radio impuls stigne do oblaka i vrati se. Budući da su oblaci djelimično transparentni za radio talase, ova metoda se koristi za određivanje visine slojeva u višeslojnim oblacima.

Vremenski baloni.

Najjednostavniji tip meteorološkog balona je tzv. Balon je mali gumeni balon napunjen vodonikom ili helijumom. Optičkim posmatranjem promjena u azimutu i visini balona, ​​i uz pretpostavku konstantne brzine uspona, brzina i smjer vjetra mogu se izračunati kao funkcija visine iznad površine zemlje. Za noćna posmatranja, mala baterijska lampa je pričvršćena na loptu.

Meteorološka radiosonda je gumena lopta koja nosi radio predajnik, RTD termometar, aneroidni barometar i elektrolitički higrometar. Radiosonda se diže brzinom od cca. 300 m/min do visine od cca. 30 km. Dok se penje, mjerni podaci se kontinuirano prenose do lansirne stanice. Usmjerena prijemna antena na Zemlji prati azimut i nadmorsku visinu radiosonde, iz koje se izračunavaju brzina i smjer vjetra na različitim visinama na isti način kao kod posmatranja balonom. Radiosonde i pilot baloni se lansiraju sa stotina lokacija širom svijeta dva puta dnevno - u podne i ponoć po Griniču.

Sateliti.

Za dnevne fotografije naoblake, osvetljenje je obezbeđeno sunčevom svetlošću, dok infracrveno zračenje koje emituju sva tela omogućava danonoćno snimanje sa namenskom infracrvenom kamerom. Koristeći fotografije u različitim rasponima infracrvenog zračenja, moguće je čak izračunati temperaturu pojedinih slojeva atmosfere. Satelitska osmatranja imaju visoku horizontalnu rezoluciju, ali je njihova vertikalna rezolucija mnogo niža od one koju pružaju radiosonde.

Neki sateliti, kao što je američki TIROS, postavljeni su u kružnu polarnu orbitu na visini od cca. 1000 km. Budući da se Zemlja okreće oko svoje ose, sa takvog satelita svaka tačka na zemljinoj površini je obično vidljiva dva puta dnevno.

Još su važnije tzv. geostacionarni sateliti koji kruže oko ekvatora na visini od cca. 36 hiljada km. Takvom satelitu je potrebno 24 sata da izvrši revoluciju. Pošto je ovo vrijeme jednako dužini dana, satelit ostaje iznad iste tačke na ekvatoru i ima stalan pogled na zemljinu površinu. Na taj način geostacionarni satelit može više puta fotografirati isto područje, bilježeći promjene vremena. Osim toga, brzine vjetra se mogu izračunati iz kretanja oblaka.

Vremenski radari.

Signal koji šalje radar reflektuje se kišom, snijegom ili temperaturnom inverzijom, a taj reflektirani signal šalje se prijemnom uređaju. Oblaci se obično ne vide na radaru jer su kapljice koje ih formiraju premale da bi efikasno reflektovale radio signal.

Do sredine 1990-ih, Nacionalna meteorološka služba SAD-a je ponovo opremljena Doplerovim radarima ( vidi takođe DOPPLER EFEKAT; RADAR). U instalacijama ovog tipa koristi se tzv. princip za mjerenje brzine kojom se reflektirajuće čestice približavaju ili udaljavaju od radara. Doplerov pomak. Stoga se ovi radari mogu koristiti za mjerenje brzine vjetra. Posebno su korisni za otkrivanje tornada, jer vjetar s jedne strane tornada brzo juri prema radaru, a s druge se brzo udaljava od njega. Moderni radari mogu otkriti vremenske objekte na udaljenosti do 225 km.



U početku sam mislio da je vremenska prognoza potrebna samo da znam šta da obučem i da li da uzmem kišobran. Ali onda sam saznao da je rad meteorologa važan u mnogim oblastima života, a kasnije sam se i sam malo upoznao sa ovom disciplinom (imali smo svoju meteorološku službu u vojnoj jedinici). Dakle, pokušat ću u nastavku govoriti o meteorologiji na što zanimljiviji i detaljniji način.

Meteorologija je nauka

U suštini, meteorologija je nauka koja proučava atmosferu i klimu. Pojednostavljeno rečeno, meteorolozi su uključeni u vremensku prognozu. Uopšteno govoreći, ljudi su to pokušavali da urade već duže vreme, ali je ta aktivnost dobila manje-više naučni karakter tek u 19. veku. Tada su se prognoze pojavile u štampi, engleski list The Times ih je prvi objavio.

Sa razvojem nauke i tehnologije pojavile su se sve naprednije teorije. Trenutno meteorologija proučava sljedeće procese:

• procesi u atmosferi fizičke i hemijske prirode;
• atmosfera, njen sastav i struktura;
• izmjena vlage i termički režim u atmosferi.
• razne atmosferske pojave (vjetrovi, cikloni/anticikloni, itd.).

Meteorologija se koristi kako u čisto naučne i svakodnevne svrhe, tako iu transportu (ovo je posebno važno u avijaciji i pomorskim komunikacijama). Vjerovatno nisam jedini kome su letovi otkazani zbog "lošeg vremena".

I vojska koristi meteorologiju, a ne samo piloti i mornari. Artiljerci i snajperisti također imaju veliko poštovanje prema meteorolozima, jer preciznost hitca uvelike ovisi o podacima o atmosferi, vjetru, vlažnosti itd. Dosta sam se petljao po vremenskim izvještajima u svoje vrijeme... Bilo je teško, ali su pucali precizno, za razliku od onih koji su zanemarili vremenske podatke.

Razvoj meteorologije u Rusiji

Proučavanje vremena je po prvi put počelo u 17. vijeku, ali stvari nisu išle dalje od jednostavnog snimanja. Tek od druge polovine 17. veka mreža meteoroloških stanica se postepeno počela širiti, a 1849. godine u Sankt Peterburgu je stvorena opservatorija. Pod sovjetskom vlašću, meteorološka služba takođe nije zaboravljena od strane Lenjina davne 1921. godine.

Meteorologija- nauka koja proučava pojave koje se dešavaju u zemljinoj atmosferi, kao što su: pritisak, temperatura, vlažnost vazduha, oblačnost, padavine, kiša, sneg itd. Za razliku od nauke koja joj je najbliža - fizike, eksperimentalne nauke - meteorologija je posmatrač nauke.

Pojave koje se dešavaju u Zemljinoj atmosferi su izuzetno složene i međusobno zavisne jedna od druge, a generalizacije su moguće samo uz dostupnost opsežnog, moguće tačnog materijala dobijenog posmatranjem (vidi Meteorološka opažanja).

Budući da je zrak termički providan, odnosno prenosi značajnu količinu topline, tek se malo zagrijavajući od sunčevih zraka, značajna količina sunčeve topline dospijeva na površinu kopna i vode zemaljske kugle. Kako, osim toga, i zemlja i voda imaju mnogo veći toplinski kapacitet od zraka (pri istom volumenu prvi je više od 1500 puta, drugi više od 3000 puta), jasno je šta utiče na temperaturu površine kopno i vode zemaljske kugle ima na temperaturu donjeg sloja vazduha, a najviše su proučavani niži slojevi vazduha.

Stoga je proučavanje gornjih slojeva kopna i voda, posebno njihove temperature, uključeno u oblast meteorologije. Kako se materijal akumulirao i naučno razvijao, matematika se počela dijeliti na dijelove ili odjele.

Krajem 19. stoljeća meteorologija je presudno dominirala prosječna metoda(vidi Meteorološka zapažanja), trenutno je od posebnog značaja za klimatologiju (vidi Klima), tj. dio meteorologije, ali se i ovdje sve više pažnje poklanja razlikama i fluktuacijama meteoroloških elemenata, prikazujući ih ne samo sa brojevima, ali i jasnije, na grafičkim tabelama i kartama.

Što su fluktuacije manje, klima je konstantnija i prosječne vrijednosti postaju važnije. Ako su fluktuacije vrlo velike i česte, tada prosječne vrijednosti karakteriziraju klimu mnogo manje nego tamo gdje su fluktuacije manje.

Moderna meteorologija također posvećuje veliku pažnju ekstremnim vrijednostima različitih meteoroloških elemenata, njihovo proučavanje je važno kako za čistu nauku, tako i za primjenu u praksi, na primjer, za poljoprivredu.

Sve meteorološke pojave direktno ili indirektno zavise od uticaja sunčeve toplote i svetlosti na Zemlju; S obzirom na to, dva perioda su od posebnog značaja: dnevno, u zavisnosti od rotacije Zemlje oko svoje ose, i godišnje, u zavisnosti od Zemljine revolucije oko Sunca. Što je geografska širina niža, veći je relativni značaj dnevnog perioda, posebno temperature (ali i drugih pojava), a godišnja vrijednost je manja.

Na ekvatoru je dužina dana ista tokom cijele godine, odnosno 12 sati i 7 minuta, a ugao upada sunčevih zraka u podne varira samo u granicama od 66°32" do 90°, tako da na ekvatoru ekvator tokom cijele godine oko podneva ima dosta sunčeve topline, a tokom duge noći mnogo se gubi radijacijom, pa su uslovi povoljni za velike dnevna amplituda temperatura površine tla i donjeg sloja zraka, odnosno velika razlika između najniže i najviše dnevne temperature.

Naprotiv, dnevne temperature u različito doba godine treba da variraju vrlo malo. Na polovima dnevni period potpuno nestaje, sunce izlazi na dan proljećne ravnodnevnice i zatim ostaje iznad horizonta do dana jesenje ravnodnevice, a više od 2 mjeseca njegove zrake stalno padaju pod uglom većim od 20°, a oko pola godine sunce se uopšte ne vidi. Očigledno, ovi uslovi bi trebali doprinijeti veoma velikom godišnji raspon temperature na polovima, oštro se razlikuje od male amplitude uočene u tropima.

Dnevni i godišnji periodi meteoroloških pojava su nesporni periodi, ali pored njih meteorolozi su tražili i traže druge periode, neke kraće od godišnjeg, neke duže. Od prvih, posebnu pažnju privukao je period od 26 dana okretanja Sunca oko svoje ose, što odgovara, prema drugim meteorolozima, istom periodu učestalosti grmljavina. Od dužih perioda, napravljeno je posebno mnogo proračuna kako bi se razjasnilo pitanje da li na Zemljinu atmosferu utiče više ili manje sunčevih pjega. Njihov period je otprilike 11 godina, odnosno nakon takvog intervala ponavljaju se periodi posebno velikog i posebno malog broja pega.

Poslednjih godina mnogo se pisalo o periodu od 35 godina tokom kojeg se navodno hladne i vlažne godine smenjuju sa toplim i sušnim, ali se takav period ne poklapa ni sa jednom poznatom pojavom na Suncu. Studije ove vrste dale su rezultate koji su međusobno daleko od konzistentnih, pa se stoga utjecaj na našu atmosferu bilo kojeg drugog perioda osim dnevnog i godišnjeg može smatrati sumnjivim.

U posljednjih 30 godina meteorologija se sve manje zadovoljava prosječnim vrijednostima i empirijskim istraživanjima općenito, a sve više pokušava proniknuti u suštinu pojava, primjenjujući na njih zakone fizike (posebno doktrinu topline) i mehanika. Dakle, cjelokupno moderno proučavanje temperaturnih promjena u uzlaznim i silaznim kretanjima zraka zasniva se na primjeni zakona termodinamike, te se pokazalo da se, uprkos izuzetnoj složenosti fenomena, u nekim slučajevima dobijaju rezultati koji su veoma slični teorijskim. Zasluge Hanna (Hann, vidi) su posebno velike po ovom pitanju.

Cjelokupno moderno proučavanje kretanja zraka zasniva se na primjeni učenja mehanike, a meteorolozi su morali samostalno razvijati zakone mehanike primijenjene na uslove zemaljske kugle.

Ferrel je učinio najviše u ovoj oblasti (vidi). Isto tako, u pitanjima emisije zračenja sunca, zemlje i zraka, posebno u prvoj, dosta je urađeno posljednjih godina, a da su najvažniji posao radili fizičari i astrofizičari (posebno ćemo spomenuti Langley, vidi), tada su ovi naučnici bili upoznati sa savremenim zahtevima meteorologije, koje su mnogi meteorolozi veoma jasno izrazili, a ovi su, osim toga, nastojali da brzo iskoriste postignute rezultate, razvijajući pritom jednostavne metode posmatranja dostupne velikom broju ljudi. krug ljudi, pa sad sve više postaje neophodan dio meteorologije.

Gore je spomenuto da je meteorologija do sada proučavala uglavnom niže slojeve zraka, jer se ovdje pojave lakše proučavaju i, osim toga, od velike su važnosti za praktični život. Ali meteorolozi dugo pokušavaju da proučavaju slojeve vazduha koji su udaljeni od mase zemljine površine.

Na visokim, dalekim planinama vazduh dolazi u dodir sa vrlo malim delom zemljine površine, i, štaviše, obično je u tako brzom kretanju da se cilj donekle postiže izgradnjom planinskih meteoroloških opservatorija. Postoje u nekoliko zemalja u Evropi i Americi (Francuska je ispred ostalih zemalja po ovom pitanju) i nesumnjivo su pružili i nastaviće da pružaju odlične usluge meteorologiji.

Ubrzo nakon pronalaska balona, ​​naučnici su krenuli da ih koriste za istraživanje slojeva vazduha koji su veoma udaljeni od zemljine površine i veoma razređeni, a već početkom 19. veka Gay-Lussac je preduzeo letove u naučne svrhe. Ali dugo vremena nedostaci u aeronautičkoj tehnologiji i nedovoljna osjetljivost meteoroloških instrumenata kočili su uspjeh poslovanja, a tek 1893. godine, gotovo istovremeno u Francuskoj i Njemačkoj, baloni su lansirani na velike visine (do 18.000 m) bez ljudi. , sa instrumentima za snimanje.

I u Rusiji je ovaj posao veoma napredovao, a sada se obavljaju simultani letovi u Francuskoj, Nemačkoj i Rusiji, koji su veoma važni po ovom pitanju. Dugo vremena, nakon što je meteorologija postala nauka, nakon što su počela ispravna zapažanja i generalizacije, veza između nauke i prakse dugo je bila izuzetno slaba ili čak nikakva.

Ovo se značajno promijenilo u proteklih 35 godina, i sinoptički ili praktična meteorologija je dobila veliki razvoj. Ima za cilj ne samo proučavanje vremenskih pojava, već i predviđanje ili predviđanje vremena (vidi). Stvar je počela jednostavnijim pojavama, odnosno predviđanjima oluje, za potrebe navigacije, u čemu je već postignut značajan uspjeh.

Trenutno, meteorologija nastoji učiniti isto u interesu poljoprivrede, ali je taj zadatak nesumnjivo teži, kako zbog prirode pojava čije je predviđanje posebno poželjno, odnosno padavina (vidi), tako i zbog raštrkanost farmi, poteškoće da ih se upozori na vjerovatnu pojavu tog ili drugog vremena.

Međutim, zadaci poljoprivredne meteorologije daleko su od toga da budu ograničeni na predviđanje vremena u interesu poljoprivrede; u prvom planu je detaljna klimatološka studija svih meteoroloških elemenata važnih za poljoprivredu. Poljoprivredna meteorologija tek se pojavljuje i dobila je poseban značaj u dvije ogromne poljoprivredne države, Rusiji i Sjedinjenim Državama.

Iznad je ukazano na razlike između metoda dvije nauke, tako bliske jedna drugoj kao što su fizika i meteorologija. U smislu prevlasti posmatranja, meteorologija je bliža astronomiji. Ali ipak, razlika je vrlo velika ne samo u predmetu proučavanja, već iu drugim. Sva zapažanja neophodna za astronomiju mogu se izvršiti na nekoliko desetina tačaka koje su pogodno locirane na globusu; ova zapažanja zahtevaju samo ljude sa velikim znanjem i koji su u potpunosti savladali prilično složenu tehnologiju materije.

Meteorologija je druga stvar. Nekoliko desetina opservatorija, lociranih na najsvrsishodniji način širom zemaljske kugle, sa najboljim posmatračima i instrumentima, još će biti daleko od dovoljnog za proučavanje velikog broja meteoroloških pojava. Potonji su toliko složeni, toliko promjenjivi u prostoru i vremenu, da svakako zahtijevaju veoma veliki broj posmatračkih tačaka.

Budući da bi bilo nezamislivo opremiti desetine i stotine hiljada stanica složenim i skupim instrumentima, a još manje je moguće naći toliki broj posmatrača koji stoje na vrhuncu nauke i tehnologije, meteorologija se mora zadovoljiti s manje savršena zapažanja i pribegavaju pomoći širokog spektra ljudi, koji nisu stekli posebno obrazovanje, ali su zainteresovani za pojave klime i vremena, i da za njih razviju jednostavne i jeftine instrumente i metode posmatranja. U mnogim slučajevima, čak se i posmatranja vrše bez instrumenata. Stoga ni jednoj nauci nisu potrebne talentovane popularne knjige i članci koliko meteorologiji.

Trenutno ne postoji kompletan kurs iz meteorologije koji bi odgovarao trenutnom stanju nauke; jedina dva kompletna Kämtzova kursa, "Lehrbuch der Meteo" (1833) i Schmid, "Lehrbuch der Meteo" (1860) su već značajno zastarjela u mnogim dijelovima.

Od manje potpunih priručnika koji pokrivaju sve dijelove nauke, ističemo von Bebber, "Lehrbuch der Meteo"; Lachinov, "Osnove meteorologije". Mnogo kraći i popularniji je čuveni Mohnov kurs, "Grundzü ge der Meteo"; ovdje je glavna pažnja posvećena vremenskim pojavama tu je ruski prijevod iz 1. njemačkog izdanja: „Meteorologija, ili nauka o vremenu“. Potpuno nezavisna knjiga o vremenu: Abercromby, "Vrijeme" (postoji njemački prijevod);

Sistematski vodič za proučavanje vremena: von Bebber, "Handbuch der aus ü benden Witterungskunde".

Pomorcevova knjiga "Sinoptička meteorologija" po svojoj prirodi stoji u sredini gore navedenog.

O dinamičkim meteorolozimab: Sprung, "Lehrbuch der Meteo".

O klimatologiji: Hann, "Handbuch der Klimatologie"; Voeikov, "Klima globusa".

Za poljoprivrednu meteorologiju: Houdaille, "Meteorologie agricole"; u šumskoj meteorologiji: Hornberger, "Grundriss der Meteo". Apsolutno popularni, vrlo kratki kursevi "Houzeau et Lancaster Meteorologie"; Skott, "Elementarni Meteo".

Zbirke opservacija i periodike - vidi Meteorološke publikacije.
Prilikom pisanja ovog teksta, materijal iz

Enciklopedijski rečnik Brockhausa F.A. i Efron I.A. (1890-1907).
engleski meteorologija

– meteorologija

Od svog nastanka, čovječanstvo je stalno bilo izloženo povoljnim ili nepovoljnim utjecajima atmosfere. Do danas, uprkos visokom stepenu razvoja i veće zaštite ljudi od elementarnih nepogoda, prirodne katastrofe kao što su suša, poplave, tornada uzrokuju gubitke u privrednim aktivnostima ljudi. Sve to zahtijeva proučavanje meteoroloških elemenata i vremensku prognozu. Da biste to učinili, morate imati znanja o korištenju tehnika istraživanja meteoroloških elemenata na zemaljskim meteorološkim stanicama, aerološkim stanicama, korištenjem aviona i svemirskih raketa.

◙ Osnovni koncepti koje trebate znati nakon proučavanja ovog modula.

1. poznaje definiciju meteorologije i klimatologa i glavne grane meteorologije;

2. poznaje program osmatranja na meteorološkim stanicama;

3.znati i znati koristiti meteorološke instrumente;

4. poznaje metode aeroloških osmatranja;

5. poznavati ulogu Meteorološke službe i Svjetske meteorološke organizacije.

Problemsko predavanje 1 iz modula 1

“PREDMET I ZADACI METEOROLOGIJE. METODE METEOROLOGIJE

I KLIMATOLOGIJA. METEOROLOŠKA ZAPAŽANJA"

GLAVNI PODRUČJI METEOROLOGIJE

Vazdušna školjka koja okružuje zemaljski metak naziva se atmosfera. U atmosferi se kontinuirano odvijaju različiti fizički, hemijski i biološki procesi koji mijenjaju stanje nižih i viših slojeva atmosfere.

Meteorologija naziva se naukom o atmosferi - vazdušnom omotaču Zemlje. Spada u geofizičke nauke jer, na osnovu zakona fizike, proučava određene kategorije fizičkih procesa svojstvenih Zemlji.

Klimatologija je nauka o klimi, odnosno o ukupnosti atmosferskih uslova svojstvenih određenom području u zavisnosti od njegove geografske situacije.

Klima je, dakle, jedna od fizičko-geografskih karakteristika područja. To utiče na ekonomske aktivnosti ljudi: specijalizaciju poljoprivrede, geografski položaj industrije, vazdušni, vodni i kopneni saobraćaj. Dakle, klimatologija je, striktno govoreći, geografska nauka.

Glavni zadaci klimatologije su proučavanje obrazaca formiranja klime; istraživanje faktora koji dovode do klimatskih promjena; proučavanje interakcije klime sa prirodnim faktorima, poljoprivredom i ljudskim proizvodnim aktivnostima.

Klimatologija je usko povezana s meteorologijom. Razumijevanje obrazaca klime moguće je na osnovu onih općih obrazaca kojima su podložni atmosferski procesi. Stoga, kada se analiziraju uzroci nastanka različitih tipova klime i njihova rasprostranjenost širom zemaljske kugle, klimatologija se zasniva na konceptima i zakonima meteorologije.

Jedan od glavnih zadataka meteorologa je da objasne suštinu procesa koji se dešavaju u atmosferi. Stoga se meteorologija može uspješno razvijati samo u vezi sa drugim naukama.

Prije svega, meteorologija se odnosi na geografiju, hidrologiju, oceanologiju, fiziku, matematiku i hemiju. Pitanje atmosferskih kretanja, faznih transformacija u atmosferi, temperaturnih i termičkih uslova atmosfere proučava se na osnovu zakona hidromehanike i termodinamike. Optički, električni, akustični fenomeni se proučavaju na osnovu zakona fizike. Metode matematičkog modeliranja se široko koriste u meteorologiji.

Glavni dijelovi meteorologije:

Sinoptička meteorologija – nauka o vremenu i metodama njegovog predviđanja.

Atmosferska fizika – nauka koja proučava termodinamičke procese u atmosferi, njen sastav i strukturu, procese nastanka oblaka, magle i padavina; proučava radijacijske, optičke, električne i akustične pojave u atmosferi.

Dinamička meteorologija – zasniva se na teorijskim metodama istraživanja i široko koristi aparate za matematičko modeliranje u proučavanju procesa atmosferske turbulencije, radijacijskog prijenosa energije u atmosferi itd.

Postoji niz drugih grana meteorologije koje su se razvile nešto kasnije:

agrometeorologija – proučava uticaj meteoroloških uslova na objekte i procese poljoprivredne proizvodnje;

biometeorologija – proučava uticaj atmosferskih prilika na ljude i druge žive organizme;

nuklearna meteorologija – proučava prirodnu i vještačku radioaktivnost atmosfere, distribuciju radioaktivnih nečistoća u njoj, uticaj nuklearnih i termonuklearnih eksplozija na atmosferu;

radio meteorologija – proučava uticaj meteoroloških uslova na širenje radio talasa u atmosferi, a takođe proučava atmosferske procese pomoću radara.

Glavni zadatak meteorologije – proučavanje atmosferskih pojava kroz akumulaciju podataka o promjenama u prostoru i vremenu. Krajnji cilj meteorologije je pronaći mogućnosti i specifične načine za kontrolu atmosferskih pojava i njihovu promjenu u smjeru koji želimo.

Srednji zadaci koje meteorologija rješava svode se na sljedeće:

dobijanje tačnih podataka koji karakterišu atmosferske procese i pojave;

objašnjenje atmosferskih procesa i pojava, odnosno uspostavljanje zakonitosti njihovog razvoja;

korištenjem pronađenih obrazaca za razvoj metoda za predviđanje atmosferskih procesa;

primjena pronađenih obrazaca razvoja atmosferskih procesa za aktivnu borbu protiv opasnih i štetnih meteoroloških pojava, za potpunije korištenje sila prirode u praktičnim ljudskim aktivnostima.

Za rješavanje prvog problema u meteorologiji široko se koristi metoda opservacije. Širom zemaljske kugle postoje meteorološke opservatorije, stanice i postovi na kojima se vrše osmatranja stanja atmosfere u cijeloj njenoj debljini. Tu su i posmatranja aviona, helikoptera i satelita. U posljednje vrijeme sve se više koristi eksperimentalna metoda koja se sastoji u činjenici da se određene atmosferske pojave posebno stvaraju ili umjetno rekreiraju kako u prirodnim tako i u laboratorijskim uvjetima, što omogućava proučavanje obrazaca njihovog razvoja. Za rješavanje posljednja tri problema široko se koristi teorijska metoda zasnovana na korištenju zakona fizike, termodinamike, mehanike fluida i metoda matematičkog modeliranja. Za rješavanje četvrtog problema uspješno se praktikuje umjetno raspršivanje magle i oblaka.

Meteorološka opažanja se dijele na direktna i indirektna.

Direktna posmatranja uključuju direktna instrumentalna i vizuelna opažanja meteoroloških karakteristika, na primjer, temperature zraka, količine oblaka.

Indirektna zapažanja uključuju ona zapažanja na osnovu kojih se dobijaju informacije o drugim karakteristikama koje nisu direktno vidljive. Na primjer, kada se posmatra kretanje oblaka, dobijaju se informacije o vjetru na visinama; Na osnovu rezultata posmatranja aurore utvrđuje se gasni sastav visokih slojeva atmosfere itd.

Predavanje 1 Predmet studija meteorologija i klimatologija

1. Meteorologija kao nauka. Predmet i zadaci.

2. Klimatologija kao nauka. Predmet i zadaci.

3. Metode koje se koriste u meteorologiji i klimatologiji.

4. Istorija razvoja meteorologije i klimatologije.

1. Meteorologija kao nauka. Predmet i zadaci

Meteorologija - sa grčkog. meteora- nešto na nebu, nebeski fenomen i logos- riječ, nastava, nauka. Termin “aerologija” bi više odgovarao savremenom sadržaju nauke o atmosferi ( eros- atmosfera, vazduh)

Bukvalno, nauka o meteorima (ne meteoritima!).

hidrometeori (kiša, snijeg, grad);

vazdušni meteori (vetar, prašne oluje);

lithometeora (prašina, polen);

svjetleći meteori (duge, fatamorgane);

vatreni meteori (munje).

Meteorologija – nauka o atmosferi, njenoj strukturi, svojstvima i fizičkim procesima koji se u njoj odvijaju; jedna od geofizičkih nauka (do sredine 18. veka obuhvatala je klimatologiju).

Meteorologija – nauka o fizičkim procesima i pojavama u Zemljinoj atmosferi u njihovoj interakciji sa zemljinom površinom i svemirskim okruženjem.

Meteorološka struktura:

Atmosferska fizika

Aerologija (proučavanje metoda za proučavanje slobodne atmosfere - do visine od 40 km);

Aeronomija (fizički i hemijski procesi u gornjim slojevima atmosfere, počevši od mezosfere ili jonosfere). Trenutno zasebna nauka.

Sinoptička meteorologija (proučavanje procesa makrorazmjere i predviđanja vremena na osnovu njihovog proučavanja);

Dinamička meteorologija (proučavanje atmosferskih kretanja i povezanih energetskih transformacija);

Aktinometrija (proučavanje sunčevog, zemaljskog i atmosferskog zračenja u atmosferskim uslovima);

Atmosferska optika (proučavanje optičkih pojava u atmosferi uzrokovanih rasipanjem, lomom i lomom svjetlosti);

Atmosferski elektricitet;

Primijenjena meteorologija (avijacijska, medicinska, poljoprivredna, šumarska itd.).

Koristi informacije o vremenu kada rješava operativne probleme u industriji, transportu i poljoprivredi kako bi optimizirao poslovanje.:

Zadaci

proučavanje sastava i strukture atmosfere;

proučavanje cirkulacije toplote i toplotnog režima u atmosferi i na površini zemlje;

proučavanje cirkulacije vlage i faznih transformacija vode u atmosferi u interakciji sa zemljinom površinom;

proučavanje atmosferskih kretanja – opća cirkulacija atmosfere, dijelovi njenog mehanizma i lokalne cirkulacije;

proučavanje električnog polja atmosfere;

proučavanje optičkih i akustičkih pojava u atmosferi;

aktivni uticaj na atmosferu;

izgradnja fizičko-matematičkih teorija atmosferskih procesa sa krajnjim ciljem predviđanja atmosferskih pojava.

Klimatologija 2. Klimatologija kao nauka. Predmet i zadaci (iz grčkog klima logos– nagib i

- riječ, doktrina, nauka) - nauka koja se bavi proučavanjem statističkog režima stanja atmosfere (klime) i njegovih kolebanja, kako u prostoru tako iu vremenu, koje se manifestuju u ukupnosti vremenskih prilika u dužem periodu. Nauka o geografskom ciklusu.

Klimatologija se ne bavi samo opisom klime, već i proučavanjem njenih fizičkih osnova, kao i brojnim praktičnim primjenama klimatskih znanja. Klimatologija je povezana sa astronomijom Sunčevog sistema, okeanografijom, geografijom, geologijom, geofizikom, biologijom, medicinom, matematikom itd.

Struktura klimatologije:

opšta klimatologija;

klimatografija - proučavanje klimatskih uslova različitih mjesta na Zemljinoj kugli;

dinamička klimatologija (proučava fizičke zakone koji određuju klimu);

statistička klimatologija (proračun vjerovatnoće mogućih ekstremnih uslova);

primijenjena klimatologija:

bioklimatologija (proučavanje uticaja klime na žive organizme);

poljoprivredna klimatologija;

medicinska klimatologija;

makroklimatologija (planetarna skala);

mezoklimatologija (regionalna skala);

mikroklimatologija (najmanji obim).

Ciljevi klimatologije:

rasvjetljavanje geneze formiranja klime (klimatske formacije) kao rezultat klimoformirajućih procesa i pod utjecajem geografskih klimatskih faktora;

opis klime u raznim regijama svijeta, njihova klasifikacija i proučavanje rasprostranjenosti;

proučavanje klime istorijske i geološke prošlosti (paleoklimatologija);

prognoza klimatskih promjena;

utvrđivanje obrazaca formiranja mikroklime i njena klasifikacija;

kreiranje modela klimatskih promjena u budućnosti.