метеорологія

Методи дослідження атмосфери

Атмосфера - це об'єкт вивчення метеорології, кліматології, аерономії, синоптичної метеорології.

Метеорологія - це наука про фізичні явища і процеси в атмосфері, їх взаємодію з земною поверхнею та космічним середовищем /грец. "метеор” -небесне явище, грец. "логос”-вивчення, пізнання/.

Кліматологія - наука про клімат, тобто сукупність атмосферних умов, притаманних тому чи іншому району залежно від його географічних факторів. Це географічна наука, а метеорологія належить до геофізичних наук

Аерономія - це вивчення процесів у високих шарах атмосфери або фізика верхньої атмосфери.

Синоптична метеорологія вивчає закономірності формування і змін . погоди на великих територіях і методи завбачення погоди. Погода - це стан атмосфери біля земної поверхні та прилеглих більш високих шарів. Вона характеризується такими метеорологічними показниками, як температура повітря, хмарність, атмосферні опади, вітер, тиск, вологість повітря, тощо.

В атмосфері відбуваються кліматичні процеси - теплообіг, вологообіг і атмосферна циркуляція, які розглядаються в даному розділі далі.

. . . . .


Характеристики вологості повітря

          Є різні величини для оцінки вмісту водяної пари в атмосфері. Між більшістю з них є чітке співвідношення.

1. Одна із основних характеристик вологості повітря, про яку ми уже згадували, це парціальний тиск водяної пари е. Такий тиск міг би бути у випадку вилучення з атмосфери усіх газів та домішок за винятком водяної пари. Отже тиск водяної пари значно менший від атмосферного тиску. Крім того, ми вже згадували тиск насиченої водяної пари Е, тобто найбільший парціальний тиск водяної пари при цій же температурі. Парціальний тиск водяної пари е визначають за основною психрометричною формулою


Адіабатичні процеси в атмосфері

          Температура повітря може змінюватися не лише завдяки його нагріванню чи охолодженню від земної поверхні, або в результаті засвоєння чи випромінювання радіації. Вона часто також змінюється завдяки адіабатичним процесам. Адіабатичними називаються процеси, які відбуваються без обміну теплом з навколишнім середовищем, тобто без обміну теплом із земною поверхнею, найближчими шарами атмосфери чи космічним середовищем. В атмосфері дійсно часто діють процеси, близькі до адіабатичних.

           Якщо деякий об’єм повітря переноситься угору, то він потрапляє в шари з меншим атмосферним тиском і розширюється. На роботу розширення витрачається внутрішня енергія об’єму повітря. А внутрішня енергія пропорційна його абсолютній температурі. Тому температура повітря знижується. При опусканні повітря потрапляє в шари з більшим атмосферним тиском, воно стискається, робота зовнішніх сил переходить до внутрішньої енергії об’єму повітря і його температура


Температурні інверсії

          Зниження температури повітря з висотою – це нормальний стан тропосфери. Однак інколи у якомусь шарі атмосфери температура повітря з висотою не змінюється. Цей випадок називають ізотермією, а шар ізотермічним. Коли ж температура повітря у якомусь шарі з висотою підвищується, що спостерігається досить часто, то це є відхиленням від нормально стану і називається інверсією. Інверсії помітно впливають на розвиток атмосферних процесів. Інверсійні шари мають найстійкішу стратифікацію і тому перешкоджають розвитку висхідних течій повітря. Вони тонкі порівняно з товщиною тропосфери.

          Інверсії характеризуються висотою нижньої межі інверсійного шару, його товщиною та різницею температури на верхній і нижній межі шару. Можуть виникати


Значення метеорології та кліматології для народного господарства

          Метеорологія та кліматологія, як і будь-які інші науки, має задовольняти практичні потреби суспільства. Тим більше, що метеорологічні умови справляють величезний різнобічний вплив на діяльність людини. Величезної шкоди завдають такі стихійні лиха, як посухи, сильні вітри, повені. Інколи вони вражають господарства цілих держав і навіть супроводжуються людськими жертвами. Великої шкоди господарству завдають і такі явища, як сильні зливи та снігопади, гроза, град, сильні морози, приморозки, ожеледь, тумани, хуртовини, пилові бурі, суховії, велика спека тощо. 

          Для зменшення негативного впливу небезпечних явищ природи державна гідрометеорологічна служба повинна: а) забезпечувати різні галузі народного господарства та армію поточною гідрометеорологічною інформацією; б) організовувати детальне вивчення умов виникнення та поширення небезпечних метеорологічних явищ погоди; в) попереджати керівні органи різних рівнів держави про можливе виникнення небезпечних явищ; г) розробляти методи активного впливу на розвиток цих явищ; д) визначати кліматичні характеристики, які необхідні при проектування доріг, мостів та інших споруд.

          Найбільше залежить від погоди та клімату ...


Склад повітря у високих шарах атмосфери

          Згідно закону Дальтона (1802р.) в атмосфері має бути гравітаційний поділ газу, тобто при збільшенні висоти кількість важких газів має зменшуватись швидше, ніж легких і тому на значній висоті повинні  переважати легкі гази. Але виявилось, що до висоти 90-100 км немає дифузної рівноваги газів, повітря тут інтенсивно перемішується і тому до цієї висоти зберігається постійний відсотковий вміст основних газів атмосфери. Шар атмосфери до висоти 90-100 км, де зберігається постійний відносний вміст основних газових компонентів, називається гомосферою.

          Вище 100 км спостерігається значна зміна складу повітря. Тут насправді відбувається ...


Методи дослідження атмосфери

Атмосфера, дослідження атмосфери     На перших етапах  людина використовувала лише візуальні спостереження за атмосферними явищами і взагалі за погодою. З часом до візуальних спостережень додались епізодичні вимірювання окремих метеорологічних величин поблизу поверхні Землі. Уже в ХІХ ст. на мережі метеорологічних станцій почались систематичні спостереження і вимірювання за допомогою однотипних приладів та методик. Отже, перший метод, який використовується в метеорології, це метод спостереження за станом приземного шару атмосфери на мережі метеорологічних станцій.

     Уже у XVIIIст. вчені зрозуміли, що для кращого пізнання атмосфери потрібно проводити вимірювання метеорологічних величин і на значній висоті над Землею. Епізодичні вимірювання на невеликій висоті проводили за допомогою аеростатів та інших пристроїв. Але регулярні спостереження почалися в ХХ ст.. за допомогою кулі-пілота. Це гумова куля, наповнена воднем, яка рухається угору з відомою швидкістю і дозволяє визначити напрямок та швидкість вітру на висоті, а при хмарній погоді – висоту основи хмар.

     Однак більше інформації метеорологи почали одержувати ...


Коротка історія розвитку метеорології та кліматології.

Ще давньогрецький вчений Аристотель (384-322 рр. до н.е.) написав монографію „Метеорологіка”, в якій вказував що задовго до нього цей розділ знання називали „метеорологія”. Основи сучасних знань про атмосферу були закладені після винайдення метеорологічних приладів. Так, в 1593 р. Галілей  сконструював термоскоп – прообраз сучасного термометра, в 1643 р. Торічеллі винайшов барометр і довів існування атмосферного тиску, в 1730 р. Реомюр сконструював спиртовий термометр і він став широко доступним.

Першу спробу створити мережу метеорологічних станцій зробила створена учнями Галілея флорентійська „Академія досвіду” в 1657 р., яка відкрила станції в Італії, Парижі, Варшаві, Інсбруці тощо. Хоч із закриттям академії мережа розпалась, але поштовх було зроблено. З 17 ст. метеорологічні спостереження мають більш-менш науковий характер. У великих містах Європи – Парижі, Упсалі, Празі, Берліні, Лондоні, Петербурзі – спостереження проводяться майже безперервно – з початку 18 ст.