Метеорология

21.18. Что такое точка росы и где она используется?

Температура, при которой воздух достигает состояния насыщения при данном содержании в нем водяного пара и при неизменном давлении, называется точкой росы. Это важная характеристика состояния воздуха, позволяющая оценить его влажность, возможность возникновения тумана или облаков, а также вероятность обледенения самолетов при полетах в облаках и ряд других показателей, необходимых в практике метеорологического обеспечения нужд народного хозяйства.

89. Эквивалентный ветер w — путевая скорость, v — воздушная скорость, u — скорость ветра, ω — скорость эквивалентного ветра, ε — угол ветра, φ — угол сноса, α — путевой угол

21.8. Что такое климатический мониторинг?

Советская национальная программа исследований климата Земли, утвержденная в 1978 году, в числе пяти основных направлений предусматривает обоснование климатического мониторинга, то есть системы непрерывного сбора, анализа и оценки данных, определяющих состояние климата и его изменений во времени и в пространстве. Эта программа является составной частью Международного климатического мониторинга, который осуществляется ВМО в рамках Всемирной климатической программы. Одной из задач мониторинга является оценка возможности антропогенных изменений климата в связи с тепловым и химическим загрязнением атмосферного воздуха, с влиянием различных факторов на химический состав атмосферного воздуха, на распределение компонентов радиационного баланса системы Земля — атмосфера. Климатический мониторинг должен способствовать решению проблемы прогноза климата, то есть определения возможных глобальных изменений климата в будущем, как короткопериодных, вызывающих экстремальные климатические явления, так и длительных, в масштабах многих столетий.

Как изучали природные явления раньше

Научные наблюдения за погодой начались в эпоху Возрождения, когда были изобретены барометры и термометры. Европейские ученые древности, такие как Галилей, использовали эти инструменты для объяснения погодных явлений.

Но ранние прогнозы были ограниченными и основывались лишь на предположении, что прошлое будет определять будущее поведение. «Если шторм сегодня будет в Канзасе, а на следующий день в Миссури, то вы можете сказать, что далее он придет в Иллинойс», — объясняет Боб Хенсон, метеоролог, автор «Weather Underground». Этот способ работает при постоянных условиях — когда шторм постепенно движется или когда местный климат практически не меняется день ото дня (например, в Южной Калифорнии).

Однако этот простой метод не учитывает меняющиеся условия: например, штормы быстро образуются из-за конвекции (перемещения объемов с одних высот на другие, обусловленные архимедовой силой. — Прим. ред.). К счастью, в современном мире есть новые способы предсказывать погоду. Прогнозы делают не люди, которые смотрят на карты и вчерашние максимумы и минимумы, они создаются машинами.

Индивидуальные доказательства

1. Вильгельм Гемолль : греко-немецкая школа и ручной словарь . 9-е издание. Ольденбург, Мюнхен 1991, ISBN 978-3-486-13401-8 .
2. Х.-Д. Брюсс, Д. Зельбрандт: Карманный словарь Мейера «Атмосфера Земли» . 1 издатель = Издание VEB Bibliographisches Institut. Лейпциг, 1965 г.
3. Эвальд Вагнер, Питер Штайнмец : Сирийский отрывок из метеорологии Теофраста (= трактаты класса гуманитарных и социальных наук Академии наук и литературы в Майнце. Родился в 1964 году, № 1).
4. Зигмунд Гюнтер : История географии . Лейпциг, Вена, 1904 г., стр. 116f.
5. Хайнц Фортак: Метеорология . 2-е издание. Реймер, 1982, ISBN 978-3-496-00506-3 .
6. Процесс = направленная последовательность событий. Различают детерминированные и случайные процессы.
7. Франк Шмидт: Динамическая метеорология — Спектральный семинар. 1-е издание. Springer Spectrum, Мюнхен, 2016 г.

Ученые климатологи

Для того чтобы понять все это, ученые должны воссоздать модель, потому что есть только одна Земля – создается компьютерная модель. Климатологи используют мощные компьютеры для построения программы, основанные на физике климатической системы. Эти модели позволяют ученым делать прогнозы и проверить гипотезу о том, какие процессы влияют на климат.

При построении таких моделей, климатологи начинают с фундаментальной науки: термодинамических принципов, орбитальной динамики, взаимодействия между инфракрасным излучением и двуокисью углерода и других газов, а также других подобных факторов, влияющих на основной баланс тепла на входе и выходе в атмосферу. Они сочетают в себе реальные измерения данных, таких как текущая концентрация парниковых газов в атмосфере. Они проверяют гипотезы о том, какие процессы влияют на какие явления. Затем ученые могут увидеть, как полученные программы предсказывают климатическую систему. Когда предсказания совпадают с наблюдениями считается, что модель подтверждена и лежит в основе допущений. Когда прогнозы расходятся от того, что наблюдается, климатологи пересматривают свои гипотезы. С помощью такого процесса проб и ошибок, они способны обеспечить, что их гипотезы становятся все более и более точными и надежными.

Такие модели могут быть применены к Земле в целом или в различных регионах планеты. Чтобы увидеть, как изменение климата влияет на различные части Земли, ученые-климатологи разбивают изучение на более мелкие части, рассчитывая, как небольшие участки поверхности Земли реагируют на Солнце и парниковые газы, а затем соединяют эти мелкие детали вместе, основанные на измерениях как атмосфера и океан взаимодействуют между собой.

Для того чтобы обеспечить точность моделей при проектировании будущей тенденции изменения климата, программы часто работают в обратном направлении во времени, чтобы прошлые изменения климата сравнить с климатическими наблюдениями. Модели в рамках этого процесса стали удивительно точными и дают климатическим исследованиям уверенность, что будущие прогнозы являются надежными.

Ученые могут сделать эксперименты с этими программами, что они не могут сделать на планете. Они могут установить атмосферу соответствующую условиям век назад, и посмотреть, соответствуют ли предсказание модели.  Они могут устанавливать модели в соответствии с условиями миллионы лет назад, чтобы лучше понять, как в прошлом климат изменился. Это позволяет убедиться в том, что модели являются точными, для точной настройки выходного сигнала. Они также могут устранить последствия человеческой деятельности и посмотреть, какие изменения климата они наблюдают по предсказанной гипотезе.  Эти модели показывают, что человеческая деятельность, особенно сжигание ископаемого топлива и в результате выброс углекислого газа в атмосферу существенно изменили климат на планете. Во многих различных видах климатических исследований имеется последовательный результат в том, что люди производят большую часть изменения климата, которые мы наблюдали в прошлом веке.

Один недавний анализ: по оценкам, по меньшей мере, три четверти изменений климата с 1950 года связаны с деятельностью человека.

21.23. Однородна ли погода в циклоне?

Нет, погода в циклоне внетропических широт далеко не однородна: различают переднюю и тыловую части циклона и левую и правую по отношению к направлению его движения. В передней части циклона преобладают сплошная слоистообразная облачность теплого фронта, обложные осадки с ветрами южной четверти горизонта. В тылу циклона, за холодным фронтом, погода отличается неустойчивостью, с выпаданием осадков ливневого типа, порывистым ветром северо-западной и северной четвертей; облачность может быть с разрывами и даже с кратковременными прояснениями, летом она будет конвективного типа. Левая (чаще всего северная) часть циклона характеризуется условиями погоды, которые можно назвать промежуточными между передней и тыловой частями циклона; преобладают ветры восточной и северо-восточной четверти, причем дуют они у земли, облака сплошные, осадки обложные, выпадающие с перерывами и постепенно переходящие в кратковременные ливневого типа. Правая южная часть циклона некоторый период его жизни является «теплым сектором» — она заполнена теплой воздушной массой, со временем вытесняемой наверх; здесь, в зависимости от сезона и типа воздушной массы, погода может быть очень неодинаковой, но преимущественно она бывает без существенных осадков, в холодное время года — с туманами или низкой тонкой слоистой облачностью, в летнюю пору — нередко безоблачная и всегда теплая, со слабыми или умеренными ветрами юго-западной четверти.

Общий

Масштабная диаграмма типичных атмосферных форм движения

Хотя основное внимание метеорологии уделяется крупномасштабным динамическим процессам в сегодняшней атмосфере Земли , концепции моделей, разработанные в рамках лучшего понимания динамики погоды, также могут быть перенесены в другие системы .

Поэтому к объектам изучения в метеорологии также относят ограниченный комнатный климат или городской климат , внеземные атмосферы или атмосферы прошлых геологических эпох ( палеоклиматология ). Однако они в основном играют только важную роль в исследованиях, где они также служат отчасти как «игровая площадка» для улучшения тех моделей, которые также описывают текущую земную атмосферу. Поэтому делаются попытки разработать безопасную базу данных путем точных наблюдений за атмосферой Земли и в то же время использовать эти данные для лучшего понимания метеорологических процессов .

Многие методы, подходы и идеи динамической метеорологии вытекают из общей гидродинамики и используются в океанографии , геофизике и инженерии, а также почти во всех науках об окружающей среде .

Помимо метеорологических наблюдений ( метеорологии), метеорология — молодая наука . У него необычайно междисциплинарный подход, поэтому он объединяет множество различных наук. Научные темы, которые используются или затрагиваются метеорологией:

• Физика ( гидродинамика , термодинамика , электромагнетизм , оптика )
• Математика ( Числовые , дифференциальные уравнения , функциональный анализ , линейная алгебра )
• Информатика (языки программирования, алгоритмы , обработка больших объемов данных , своевременные процедуры, визуализация)
• Химическая ( химия озона, химия азота, химия углерода )
• Науки о Земле ( климатология , палеоклиматология , гляциология )
• Биология ( влияние климата , влияние растительности на погоду / климат)

Метеорологию можно разделить на разные направления, причем некоторые из них сильно пересекаются.

Эта компиляция не завершена. В частности, метеорология имеет дело не только с тропосферой , то есть самым нижним слоем атмосферы, но также со стратосферой и, в ограниченной степени, даже с мезосферой и термосферой .

Описание профессии

Кто такой метеоролог? Это специалист, который занимается сбором и систематизацией цифровых данных о процессах, происходящих в атмосфере. Он анализирует собранную информацию и готовит на ее основе долгосрочные прогнозы, которые являются основным продуктом труда метеоролога, а используются они в аграрном секторе, авиационной и судоходной сферах, градостроительной отрасли.

Многим кажется, что профессия «метеоролог» довольно проста. Записывать в журнал показатели приборов. Что может быть проще? Но это только на первый взгляд. На самом деле это сложная и очень ответственная работа. Замеры нужно производить в строго заданное время. Трудятся метеорологи на свежем воздухе в любых погодных условиях. Специалист должен снимать показатели приборов, даже если идет сильный ливень, град размером с теннисный мяч или жуткая гроза. Если метеостанция находится где-то в отдаленной местности, вдали от населенных пунктов, приходится работать в условиях полной изоляции.

Основные места работы метеоролога:

• метеостанция и метеопост;
• аэрологическая станция;
• научно-исследовательское судно;
• научно-исследовательский институт;
• информационный центр погоды;
• аэропорт;
• морской порт;
• Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет).

Что такое погода?

Снегопад, дождь, град, туман и все, что ежедневно происходит за окном, называется погодой.

Она бывает:

• Дождливая
• Солнечная
• Холодная
• Ветреная
• Тёплая
• Сухая

Погода влияет на состояние здоровья человека и сельское хозяйство. Так, дожди могут вызывать у людей головные боли, ухудшение настроения и низкое давление. На состояние растений такая погода, напротив, оказывает благоприятное влияние, так как дождевая вода «питает» почву и корни растений, обеспечивает их полезными микроэлементами.

Научное определение слова «погода»

С научной точки зрения погодой называется состояние атмосферы (воздушной оболочки Земли) в определённой точке мира.

На появление определения понятия «погода» оказали влияние труды Аристотеля. В одном из своих трактатов под названием «Метеорологика» учёный впервые описал различные явления, такие как дождь, град, снегопад, северное сияние и другие.

Какие явления природы характеризуют погоду

Погода нестабильна, так как явления природы, которые характеризуют её, сменяют друг друга на протяжении коротких промежутков времени. Ими являются:

• Атмосферное давление
• Осадки (дождь, снег, град и другие)
• Температура
• Направление ветра
• Сила ветра
• Влажность

Прогноз погоды

Предположение о состоянии погоды в будущем называется прогнозом. Его транслируют на радио, телевидение и в интернете. У некоторых мобильных операторов также можно купить точные прогнозы погоды с определением местоположения, которые отправляются абонентам в виде СМС.

По срокам прогнозируемого временного промежутка прогнозы погоды делятся на следующие типы:

• Наукастинг (прогноз погоды на несколько часов);
• Краткосрочные (Прогноз погоды на день);
• Среднесрочные (Прогноз погоды на неделю);
• Долгосрочные (Прогноз погоды на несколько месяцев);
• Прогноз климата (Прогноз погоды на 3-10 лет).

Прогноз погоды на телевидении 

21.4. Какова предсказуемость погоды и чем она определяется?

Пределы возможности предвидеть будущее состояние погоды различны как для отдельных метеорологических величин и явлений, так и для атмосферных процессов, определяющих изменения погоды. Поэтому дать общую оценку предсказуемости погоды практически невозможно. К тому же следует различать возможности прогнозирования в качественной форме и возможности предвычисления, когда дается количественный прогноз. В самом общем виде предсказуемость зависит от заблаговременности составления прогноза, уменьшаясь с увеличением последней. Она также зависит от точности и полноты исходных данных, по которым составляется прогноз или которые используются для предвычисления погоды. Наконец, предсказуемость зависит и от масштабов процессов, развитие которых должно быть определено при составлении конкретного прогноза.

Таким образом, можно сделать вывод, что предсказуемость погоды в принципе ограничена: во-первых, заблаговременностью составления и продолжительностью действия прогнозов, во-вторых, полнотой и точностью информации об исходном состоянии погоды и, в-третьих, размерами пространства, для которого составляется прогноз, то есть масштабами процессов, какие определяют изменения погоды в интересующем нас пространстве. Во всех трех случаях можно определить предсказуемость с помощью ЭВМ: задавая последовательно сроки действия прогноза, полноту исходной информации и масштабов процессов, можно получить искомые показатели предсказуемости. Очевидно, это будут какие-то осредненные показатели с пределами возможных отклонений для процессов различной интенсивности и характера.

Обсчитать земной шар

В Якутии 15 аэрологических станций, которые занимаются зондированием атмосферы до 25-30 км в высоту. В воздух выпускают зонд в форме шара – его накачивают водородом и прикрепляют датчики, которые фиксируют температуру, давление, ветер и влажность.

Данные считывает приемник, который установлен у земли. Их анализом и занимается синоптик – работает с синоптическими картами и прогнозирует, какая и с какими свойствами придет воздушная масса на конкретную территорию. Погода очень зависит от ее свойств, скорости ветра, облачности и т.д. Все параметры надо взвесить и проанализировать.

Данные с аэрологических станций тоже шифруются, но уже в другом коде. Самое основное — это анализ синоптической ситуации. Синоптик должен обладать аналитическим, математическим складом ума. При этом используется информация со спутника – на снимках можно увидеть облачность, области холода и даже туман.

Вид со спутника. Фото: АиФ/ Ольга Донская

«Для качественного прогноза необходимо установить, что было до и происходит сейчас. Для прогнозирования есть прогностические карты. Наши объекты — циклоны и антициклоны с радиусом более двух тысяч километров. Анализируем их на разных высотах. Они имеют стадии развития и продолжительность жизни, а мы анализируем, как они будут развиваться и куда смещаться. Работа очень интересная, одновременно творческая и аналитическая. Нет ни одного одинакового дежурства – каждый раз что-то новое, ведь погода не бывает одинаковой», — рассказывает Саргылана.

Современные прогнозы основываются на гидродинамических моделях: вся погода изучена и ее «поведение» описано в формулах. Существует множество прогностических моделей, и у каждой страны они свои. По ним можно определить, куда сместится циклон и стадию его развития. Чтобы прогноз был максимально точным, нужно рассчитать параметры атмосферы в узлах сетки и фактические данные на расстоянии 7-20 км.

Чтобы сделать прогноз на сутки, необходимо обсчитать всё северное полушарие. Для этого есть специальные мощные компьютеры. А чтобы сделать прогноз на трое суток, обсчитать придется весь земной шар. Сложнее всего предусмотреть такие явления, как грозы, шквалы и град – они локальны, их легко пропустить.

Уровень заработной платы

Несмотря на то, что профессия метеоролога очень важна, труд ее представителей оплачивается весьма скудно. Больше всего зарабатывают специалисты, которым посчастливилось устроиться в частную организацию. Метеоролог, который работает на метеостанции, обычно зарабатывает меньше, чем его коллега, который устроился в офис.

В среднем по России зарплата метеоролога колеблется от 6 тысяч до 30 тысяч рублей. Специалисты, трудоустроенные в Москве, могут зарабатывать от 15 тысяч до 50 тысяч рублей. В Санкт-Петербурге уровень оплаты немного ниже – от 10 тысяч до 30 тысяч рублей. Метеоролог, занимающийся сбором данных о погоде на региональных метеостанциях, может рассчитывать на месячный оклад в размере от 10 тысяч до 15 тысяч рублей.

Данные о погоде

Обмен метеорологической информацией (текущей, исторической, прогнозируемой) для упрощения имеет Всемирная метеорологическая организация (ВМО) , формат данных GRIB , английский язык. GRI dded B inary , defined.

Правовая ситуация чрезвычайно сложна (как и в случае с геопространственной информацией ). Прежде всего, актуальны авторские права и, в частности, закон о защите баз данных, который относится к сбору данных о погоде (см. Работу с базами данных ). Тем не менее, есть и европейские директивы для дальнейшего использования данных государственного сектора ( Public Сектор информации , реализованный в Германии в качестве информационного дальнейшего Использования Закона ) , а также для распространения экологической информации (реализованной в Германии , как Закон об экологической информации ), которые влияют на права на метеорологические данные и их распространение.

Основные показатели погоды

Поскольку погода – это сочетание нескольких основных показателей, необходимо рассмотреть каждый из них.

Температура

Солнце нагревает поверхность суши, а от нее нагревается воздух и, таким образом, влияет на показания температуры. Она бывает положительной (выше 0 градусов по Цельсию) и отрицательной (ниже 0 градусов). На ее показания большое влияние оказывают воздушные массы, которые без конца перемещаются. Самой холодной точкой планеты является Антарктида, а самой жаркой – Ливийская пустыня в Африке.

Атмосферное давление и ветер

Воздушная оболочка оказывает давление на поверхность Земли, и его называют атмосферным. Это величина непостоянная, и из-за разницы давления формируется ветер – стремительный поток воздуха в горизонтальном направлении.

Осадки

Вода под воздействием солнечного тепла испаряется, и в воздух попадает много влаги. Она охлаждается, образуя капельки влаги, которые собираются в дождевые тучи. Таким образом формируются осадки, которые могут выпадать на землю в виде града, ливня, снега, росы, инея или тумана.

Рис. 2. Ливень

О службе

• О Федеральной службе

• История службы

  • Гидрометслужба в период Великой Отечественной войны 1941-1945 гг.

  • Очерки, истории, воспоминания

  • Мероприятия в организациях Росгидромета посвященные 70-летию Победы

• Структура Росгидромета

  • Руководство

  • Управления, входящие в Центральный аппарат

  • Территориальные органы

  • Научно-исследовательские учреждения

  • Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды на территории РФ

  • Другие подведомственные организации

• Координационные и совещательные органы

  • Коллегия Росгидромета

  • План

  • Отчеты

  • Регламенты коллегии Росгидромета

  • Итоговая коллегия Росгидромета

  • Доклады и обзоры деятельности территориальных органов Росгидромета

  • Научно-технический совет

  • Состав

  • Отчеты

  • Общественный совет

  • Отчеты

  • Новости

  • Повестки

  • Презентации

  • Выставочная комиссия

  • Состав

  • Отчеты

  • Лицензионная комиссия

  • Состав

  • План

  • Центральная методическая комиссия по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам

  • Состав

  • Отчеты

  • Консультативный совет

  • Отчеты

  • Новости

  • Повестки

  • Межведомственная комиссия по решению задач и рассмотрению вопросов межотраслевого значения в области функционирования единой государственной системы информации об обстановке в Мировом океане

  • Состав

  • Отчеты

  • Наблюдательный совет по координации деятельности Российского научного центра на архипелаге Шпицберген

• Периодические издания

  • Журнал «Метеоспектр»

  • Журнал «Метеорология и гидрология»

  • Журнал «Проблемы Арктики и Антарктики»

  • Информационно-аналитический сборник «Российские полярные исследования»

  • Журнал «Труды Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова»

  • Журнал «Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации»

  • Научный журнал «Фундаментальная и прикладная климатология»

  • Бюллетень «Изменение климата»

  • Журнал «Гелиогеофизические исследования»

  • Бюллетень ВМО

  • Журнал «Гидрометеорология и образование»

• Основные показатели деятельности

  • Государственная статистическая деятельность организаций Росгидромета

  • Мониторинг показателей деятельности

  • Сводный отчет о деятельности организаций

  • Приказы

• Учет и отчетность

  • Бюджетный учет

  • Учет

  • Ведомственный контроль и внутренний финансовый аудит

  • Ведомственный контроль

  • Внутренний финансовый аудит

  • Контрольные мероприятия проведенные органами государственного финансового контроля, прокуратуры и другими органами государственной власти

  • Государственные услуги

  • Деятельность контрактной службы

  • Деятельность территориальных органов Росгидромета

  • Планирование

  • Государственные программы РФ

  • Финансирование

  • Формирование бюджета

  • Планы информатизации

  • Труд

  • Денежное содержание федеральных государственных служащих

  • Приказы 2013 год

  • Система оплаты труда

  • Статистика труда

  • Текущая информация

  • Федеральное имущество

  • Земля

  • Имущество

  • Заслушивание ФГБУ

  • План деятельности Росгидромета

• Открытая служба

  • План по реализации Концепции открытости

  • Информационная открытость

  • Декларация целей и задач

  • Работа с референтными группами

  • Инициативные проекты

  • Сведения, подлежащие представлению с использованием координат

• Служба в Росгидромете

  • Общая информация

  • Квалификационные требования к кандидатам

  • Конкурсы на замещение вакантных должностей

  • Порядок обжалования решений

  • Работа в Росгидромете

  • Поощрения и награждения

• Противодействие коррупции

  • План мероприятий

  • Нормативные правовые и иные акты в сфере противодействия коррупции

  • Сведения о доходах, расходах, об имуществе и обязательствах имущественного характера

  • Информация о склонении служащих к коррупционным действиям

  • Доклады, отчеты, обзоры, статистическая информация

  • Антикоррупционная экспертиза

  • Методические материалы

  • Формы документов, связанных с противодействием коррупции

  • Соблюдение требований к служебному поведению

  • Комиссия по соблюдению требований к служебному поведению и урегулированию конфликта интересов

  • График проведения «прямых линий» с гражданами по вопросам антикоррупционного просвещения, отнесенным к сфере деятельности Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

  • Обратная связь для сообщений о фактах коррупции

  • Сведения о среднемесячной заработной плате руководящего состава подведомственных ФГБУ Росгидромета

• Обращения

  • Обращения граждан и организаций

  • Электронная форма обращений

  • Личный прием

  • Частые вопросы и ответы на них

  • Обзор обращений

  • Общероссийский день приема граждан

  • Правовая база

• Контакты

  • Общая контактная информация

  • Справочная служба