ТЕМА № 2. Історія розвитку знань про атмосферу.Формування сучасної метеоро-логічної науки

 

          Атмосферні процеси не знають державних кордонів, а метеорологічні спостереження ведуться в усіх країнах. Тому існує нагальна необхідність уніфікації методики спостережень та їх обробки, обміні інформацією, в уніфікації форм оперативного обслуговування метеорологічною інформацією та прогнозами, в узгодженні роботи метеорологічних служб всього світу. Це є основною задачею Всесвітньої метеорологічної організації (ВМО).

          Міжнародне співробітництво в області метеорології почалось у другій половині XIX століття. Перший Міжнародний метеорологічний конгрес відбувся 23 березня 1873 р. Він заклав перші підвалини Міжнародної метеорологічної організації з регулярними конференціями директорів метеорологічних служб. День 23 березня став днем ВМО. Після Другої світової війни ця організація була відновлена на новій основі, вже як Всесвітня метеорологічна організація при Організації Об'єднаних Націй. Кожні чотири роки скликаються всесвітні конгреси ВМО, на яких вибирають Виконавчий комітет і президента організації. Регулярно працює ряд технічних комісій та робочих груп. Секретаріат ВМО знаходиться в Женеві. 

         Державні мережі метеорологічних станцій виникли в   19 ст. після винайдення телеграфу. У 20 ст. ця мережа значно виросла після впровадження радіо. З'явились радіофіковані метеопости, кораблі погоди, транспортні судна, літаки, автоматичні станції. Мережа аерологічних станцій.

          Метеорологічна мережа повинна мати однотипні прилади, працювати за однаковою для всіх методикою в один і той же час, тобто всі станції повинні складати єдине ціле. Станції повинні бути репрезентативні, тобто їхні дані повинні бути об'єктивними.

          Метеостанції спеціального призначення, виходячи з виробничих потреб. Вони спостерігають як основні стандартні метеорологічні показники погоди, так і додаткові, відповідно до специфіки та потреб певної галузі народного господарства чи навіть окремого підприємства.

         Держкомгідромет України – керівний орган державної мережі станцій і наукових та навчальних закладів, обсерваторій та органів служби погоди.

          Спостереження та експеримент в метеорології за об'ємами не пропорційні. Людина безупинно спостерігає і реєструє ті грандіозні експерименти, які проводить без її участі (експериментує) природа.

          Метеорологічні спостереження - це вимірювання та якісні оцінки метеорологічних величин, тобто таких, як температура та вологість повітря, атмосферний тиск, швидкість і напрямок вітру, кількість і висота хмар, кількість опадів, потоків тепла тощо.

           Метеорологічні спостереження над станом атмосфери поза приземним шаром, до висот близько 40 км, носять назву аерологічних спостережень. В обмежених випадках у метеорології застосовується й експеримент. Це вплив на хмари з метою їх осідання, вплив на хмари з градом, вплив на туман; висаджування лісів, створення водосховищ, зрошування та осушення території тощо. 

Високі шари атмосфери вище 40 км вивчаються аерологією.

          Спостереження за станом атмосфери ведуться в метеорологічних та аерологічних обсерваторіях, а також ще приблизно в 4000 метеорологічних та 800 аерологічних станцій в світі.

          Тривалість та безперервність спостережень - це найважливіша умова метеорологічних спостережень, окрім синхронності. Програма спостережень на метеорологічних станціях уніфікована. На всіх наземних метеорологічних станціях в усьому світі проводяться одночасні (синхронні) спостереження через кожні 3 години за єдиним для всіх - гринвіцьким - часом (нульовий меридіан). Результати передаються в органи служби погоди.

           На метеостанціях загального типу реєструється:

- t° С повітря на висоті 2 м над земною поверхнею,
-атмосферний тиск,
- вологість повітря,
- вітер на висоті 10 - 12 м,
- хмарність,
- опади,
- горизонтальна видимість,
- тривалість сонячного сяяння,
- t° С ґрунту,
- стан поверхні ґрунту,
- висота і щільність снігового покриву,
- випаровування з водної поверхні.

ОСНОВНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ, ЩО ЗАСТОСОВУЮТЬСЯ В МЕТЕОРОЛОГІЇ

Методи аерологічних спостережень (досліджень верхніх шарів атмосфери):

        1. Вітрове зондування за допомогою повітряних куль-пілотів. Теодоліт, радіопеленгація та радіолокація (радіовітрове зондування) при хмарній погоді.

        2. Температурне зондування 2 рази на добу випуском повітряних куль-зондів з автоматичними приладами для вимірювання температури, тиску та вологості. Після 1930 р. поширився метод радіозондування П.А. Молчанова до висоти 55 км.

        3. Запуски метеорологічних (М-100Б) та геофізичних (МР-4) ракет зі станцій меридіонального перетину атмосфери. Метеорологічні супутники.

 

Методи моделювання.

          Модель - це штучна система, що віддзеркалює основі властивості об'єкта вивчення - оригіналу. Вона зображує в зручній формі багаточисельну інформацію про об'єкт вивчення, знаходиться з ним в певній відповідності, дозволяючи замінити його при дослідженні. Залежно від об'єкта дослідження, мети та задач, що вирішуються при цьому, використовуються різноманітні види моделей - макетні (натуральні), фізичні, математичні, функціональні.

Статистичний та фізико-математичний аналізи.

           Результати спостережень підлягають аналізу з метою виявлення тих закономірностей, що існують в атмосферних процесах. Першочергове значення у метеорології має статистичний аналіз великого масиву спостережень, особливо використання усереднень, які відсіюють випадкові деталі явищ і ясно вказують на їхні суттєві особливості. 

         Статистика - це шлях до прогнозу. Особливо велика роль цього методу для кліматології. Кліматологія бере в якості початкового матеріалу результати метеорологічних спостережень. Ці результати співставляються, порівнюються в часі та просторі. Для повної уяви про клімат недостатньо спостережень одночасних або на протязі коротких відтинків часу. Атмосферні процеси настільки швидко змінюються в просторі і часі, що для вивчення сучасного клімату в усіх його особливостях їх треба спостерігати на протязі тривалого, багаторічного періоду.

         Оскільки в метеорології розглядаються фізичні явища, їх пояснення може бути дано тільки на основі законів фізики. Найбільш прийнятний для цього шлях - фізико-математичний аналіз. На основі загальних законів фізики складаються математичні рівняння, що описують атмосферні процеси. Підставляючи у ці рівняння початкові дані, отримані із спостережень, можна знаходити кількісні закономірності атмосферних процесів і прогнозувати їх подальший рух. В одних розділах метеорології цей метод вживається достатньо широко, в інших - ще недостатньо.

         Сутність картографічного методу полягає у використанні макетного моделювання, основним інструментом якого є карта, для дослідження та конструювання різного роду територіальних фізичних систем, а також явищ та процесів, що в них відбуваються. Особливо продуктивне використання картографічного методу при вивченні закономірностей просторового розміщення природних об'єктів, а також при аналізі процесів, що в них відбуваються.

Карта дає можливість зрозуміти масштабність процесу та розподіл метеорологічних величин у просторі. Карта з фактичними результатами спостережень, що зроблені в один і той же час, називається синоптичною (синоптикус по грец. - оглядаю), тобто карта з оглядом погоди.

        Карта з результатами статистичної обробки багаторічних спостережень називається кліматологічною. Наприклад, карти середнього розподілу опадів, температур, характеристик снігового покриву, повторюваності гроз тощо. Картографічний метод є практично спеціальним методом географічної науки, в якій карта виступає носієм і зберігачем геопросторової інформації, одержаної в результаті проведених досліджень. Поряд із цим, вона може слугувати початковою основою для багатьох наступних досліджень. 

            Використовуються також картоподібні зображення: картосхеми, картограми, карти ліній зв'язку, картодіаграми тощо. Для підкреслення подібності окремих об'єктів або ділянок території можна скористуватись допомогою ізоліній, що відображають умовний рельєф того чи іншого явища: ізоатм - ліній, що сполучають точки з однаковою величиною випаровування; ізобар - ліній що сполучають точки з однаковою величиною атмосферного тиску; ізогіпс - ліній, що сполучають точки однакових висот. Такі карти ще називають картами статистичної поверхні.