Метеорология и климатология (рус.)

     Водяной пар непрерывно поступает в атмосферу путем испа­рения с водных поверхностей, с влажной почвы и путем транспирации растений, при этом в разных местах и в разное время он поступает в различных количествах. От земной поверхности он распространяется вверх, а воздушными течениями перено­сится из одних мест Земли в другие.

     В атмосфере может возникать состояние насыщения. В таком состоянии водяной пар содержится в воздухе в количестве, пре­дельно возможном при данной температуре. Водяной пар при этом называют насыщающим (или насыщенным), а воздух, содержащий его, насыщенным.

     Состояние насыщения обычно достигается при понижении температуры воздуха. Когда это состояние достигнуто, то при дальнейшем понижении температуры часть водяного пара ста­новится избыточной и конденсируется, переходит в жидкое или твердое состояние. В воздухе возникают водяные капельки и ледяные кристаллики облаков и туманов. Облака могут снова испаряться; в других случаях капельки и кристаллики облаков, укрупняясь, могут выпадать на земную поверхность в виде осад­ков. Вследствие всего этого содержание водяного пара в каж­дом участке атмосферы непрерывно меняется.

     Атмосфера состоит из смеси газов, называемой воздухом, в которой находятся во взвешенном состоянии жидкие и твер­дые частички. Общая масса последних незначительна в сравне­нии со всей массой атмосферы.

     Атмосферный воздух у земной поверхности, как правило, яв­ляется влажным. Это значит, что в его состав, вместе с другими газами, входит водяной пар, т.е. вода в газообразном состоянии. Содержание водяного пара в воздухе меняется в значи­тельных пределах, в отличие от других составных частей воз­духа: у земной поверхности оно колеблется между сотыми до­лями процента и несколькими процентами. Это объясняется тем, что при существующих в атмосфере условиях водяной пар мо­жет переходить в жидкое и твердое состояние и, наоборот, мо­жет поступать в атмосферу заново вследствие испарения с зем­ной поверхности.

     Еще в древности в Китае, Индии, странах Средиземно­морья делались попытки регулярных метеорологических наблю­дений и существовали зачаточные научные представления об атмосферных процессах и о климате. Наблюдения над наиболее выдающимися атмосферными явлениями велись и регистрирова­лись и в средние века.

    Современная научная метеорология, однако, ведет начало с XVII века, когда были заложены основы физики, частью кото­рой на первых порах являлась метеорология. Тогда же были изобретены (Галилеем и его учениками) первые метеорологиче­ские приборы и появилась возможность инструментальных на­блюдений.

Наиболее простым видом аэрологических наблюдений яв­ляется ветровое зондирование, т. е. наблюдения над ветром в свободной атмосфере с помощью шаров-пилотов. Так называ­ются небольшие резиновые шары, наполняемые водородом и выпускаемые в свободный полет. Наблюдая в теодолиты за по­летом шара-пилота, можно установить скорость и направление ветра на тех высотах, на которых летит шар. В настоящее время при аэрологических наблюдениях над ветром все шире применя­ются методы радиообнаружения, т. е. радиопеленгация радио­зондов и радиолокация (радиоветровое зондирование), обеспе­чивающие получение сведений о ветре при наличии облачного покрова. Наблюдения над ветром, помимо их научной роли, имеют непосредственное значение для обслуживания действий авиации. Такое, же значение имеет и описываемое ниже темпера­турное зондирование.

     Наблюдения на метеорологических станциях в основном имеют характер измерений и ведутся с помощью специальных измерительных приборов; лишь немногие метеорологические элементы количественно оцениваются без приборов (степень облачности, дальность видимости и некоторые другие). Каче­ственные оценки, например определение характера облаков и осадков, производятся без приборов.

     Для сетевых приборов необходима однотипность, облегчаю­щая работу сети и обеспечивающая сравнимость наблюдений.

     Метеорологические приборы устанавливаются на площадке станции под открытым небом. Только приборы для измерения атмосферного давления (барометры) устанавливаются в закры­том помещении станции, так как разница между давлением воз­духа под открытым небом и внутри помещения ничтожно мала (практически отсутствует).

На наземных метеорологических станциях во всем мире производятся одновременные (синхронные) наблюдения через каждые три часа по единому — гринвичскому — времени (вре­мени нулевого пояса). Результаты наблюдений за эти сроки немедленно передаются по телефону, телеграфу или по радио в органы службы погоды. Там по ним составляются синоптиче­ские карты и другие материалы, служащие для предсказания погоды.

В Советском Союзе до 1966 г. наблюдения производились не только по единому времени, но также и по местному среднему солнечному времени каждой станции — в 01, 07, 13 и 19 часов. При большой протяженности нашей страны по широте наблю­дения в эти сроки были более удобны для получения сравнимых климатических характеристик.

На метеорологических станциях основного типа регистри­руются следующие метеорологические элементы.

     Государственные сети метеорологических станций возникли в XIX веке; до этого наблюдения производились в отдельных немногочисленных пунктах. В XX веке густота метеорологиче­ских сетей сильно выросла, причем наблюдениями были охва­чены и большие области в тропиках, в глубине Азии и Африки, в Арктике и Антарктике, ранее совершенно недоступные. Сей­час на Земном шаре имеются многие тысячи метеорологических станций. Только в Советском Союзе около 4000 станций основ­ного типа, с полной программой наблюдений, и еще несколько тысяч метеорологических постов для наблюдений над осадками и снежным покровом. Наблюдения производятся и на тысячах торговых судов. Для регулярных наблюдений в океанах приме­няются специальные корабли погоды (метеорологические суда), длительно находящиеся в определенных районах океана.

     Но все же густота метеорологической сети еще недостаточна в Арктике, Антарктике, на океанах и в ряде областей всех ма­териков, кроме Европы.