Метеорология и климатология (рус.)

     Важнейшие условия сетевых метеорологических наблюде­ний, помимо синхронности, — их длительность и непрерывность. Отдельные годы сильно отличаются друг от друга по режиму атмосферных процессов. Этим определяется необходимость при изучении климата иметь многолетние ряды систематических на­блюдений. Для изучения изменений климата метеорологические наблюдения должны производиться вообще неограниченно долго. Важно также, чтобы станции как можно дольше не ме­няли своего местоположения: перенос станции в другое место обрывает многолетний ряд наблюдений или, по крайней мере, нарушает его однородность. Вредно сказывается на однородно­сти рядов наблюдений застройка местности.

     Для изучения географического распределения метеорологи­ческих элементов и сравнения состояния атмосферы (погоды и климата) в различных местах Земли необходимо, чтобы метео­рологические станции в каждой стране и во всех странах мира вели наблюдения по возможности однотипными приборами, по единой методике, в определенные часы суток. Иными словами, станции в каждой стране и в мировом масштабе должны составлять единое целое — сеть метеорологических станций, метеорологическую сеть. В каждой стране, в том числе и в России, существует основная государственная сеть метеорологических станций, отвечающая указанному выше требованию — единооб­разной и согласованной работы. Помимо нее, существуют и ме­теорологические станции специального назначения, связанные с различными потребностями науки и народного хозяйства (например, станции на курортах, в колхозах, на транспорте и т. п.).

     Метеорологические наблюдения — это измерения и каче­ственные оценки метеорологических элементов. К метеорологическим элементам относятся в первую очередь температура и влажность воздуха, атмосферное дав­ление, ветер, облачность, осадки, туманы, метели, грозы, ви­димость. Сюда же присоединяются и некоторые величины, непо­средственно не отражающие свойств атмосферы или атмосфер­ных процессов, но тесно связанные с ними. Таковы температура почвы или поверхностного слоя воды, испарение, высота и со­стояние снежного покрова, продолжительность солнечного сия­ния и т. п. В меньшем числе мест производятся еще наблюдения над солнечным и земным излучением и над атмосферным элек­тричеством.

     Метеорологические наблюдения над состоянием атмосферы вне приземного слоя, до высот около 40 км, носят название аэрологических наблюдений. От них отличаются по методике на­блюдения над состоянием высших слоев атмосферы, которым можно дать название аэрономических наблюдений.

     Основные атмосферные процессы развертываются на боль­ших пространствах, а их следствия, в виде определенных усло­вий погоды и климата, обнаруживаются в таком же крупном масштабе. Поэтому существенное значение в метеорологии и климатологии имеет сопоставление наблюдений на географиче­ских картах. Последующий анализ наблюдений относится уже не к наблюдениям в отдельных пунктах, а к пространственным распределениям наблюденных величин.

     На карту можно нанести фактические результаты наблю­дений, сделанные в разных местах в один и тот же момент. Та­кая карта называется синоптической; она позволяет видеть, как распределялись условия погоды и, следовательно, каковы были свойства атмосферы и характер атмосферных процессов в этот момент над большой территорией. Составляя синоптические карты для последовательных моментов времени, можно просле­живать развитие атмосферных процессов и делать выводы о бу­дущей погоде.

     Результаты наблюдений подвергаются анализу в целях выяснения закономерностей, существующих в атмосферных про­цессах. Первостепенное значение имеет в метеорологии стати­стический анализ большого материала наблюдений, особенно применение осреднения, которое отсеивает случайные детали яв­лений и яснее показывает их существенные особенности.

     Особенно велика роль этого метода для климатологии. Кли­матология берет в качестве исходного материала результаты метеорологических наблюдений; эти результаты сопоставляются, сравниваются во времени и пространстве. Для полного пред­ставления о климате недостаточно наблюдений единовременных или в течение коротких промежутков времени. Атмосферные процессы настолько изменчивы и многообразны, что для изуче­ния современного климата во всех его особенностях необходимо наблюдать их в течение длительного, многолетнего периода.

     Для получения выводов из очень большого количества на­блюдений необходимо подвергать результаты наблюдений ста­тистическому анализу; поэтому климатические характеристики являются статистическими выводами из многолетних рядов наблюдений. Такие характеристики могут представлять собой многолетние средние значения различных метеорологических величин, средние из ежегодных отклонений от этих многолетних средних значений, крайние пределы отдельных значений за мно­голетний период, повторяемости тех или других величин явле­ний, средние и крайние сроки наступления определенных яв­лений и т. д.

     Фактические сведения об атмосфере, погоде и климате получают из наблюдений. Анализ результатов наблюдений слу­жит в метеорологии и климатологии для выяснения причинных связей в изучаемых явлениях.

     В общей физике основным методом исследования является эксперимент. Экспериментируя, исследователь вмешивается в ход физических процессов, меняет условия, в которых они про­текают, вводит одни факторы и исключает другие с целью выяснения причинных связей в явлениях. Но атмосферные яв­ления крупного масштаба, такие, как общая циркуляция атмо­сферы или теплооборот на больших пространствах, еще не могут быть существенно изменены вмешательством человека. Даже энергия термоядерных взрывов невелика по сравнению с энергией процессов циркуляции атмосферы, поскольку взрывы при большой их мощности весьма кратковременны. Изменения в физическом состоянии атмосферы, которые создаются термо­ядерными взрывами, оказываются ограниченными по распро­странению их влияния и недолговременными (речь идет о физических процессах, а не о заражении атмосферы радиоактив­ными продуктами распада). Поэтому метеорология, как и дру­гие геофизические науки, должна прибегать к наблюдениям, т. е. к измерениям и качественным оценкам процессов, проте­кающих в природной обстановке. Непрерывно наблюдая за атмосферными процессами, человек является зрителем и реги­стратором тех грандиозных опытов, которые ставит сама при­рода, без его участия.

     Климатообразующие процессы развертываются в различной географической обстановке. Поэтому конкретные особенности этих процессов, а с ними и типы климатов определяются такими географическими факторами климата, как широта, распределе­ние суши и моря, строение поверхности суши (особенно крупно­масштабная орография), почва, растительный и снежный покров, морские льды, океанические течения и пр. Распределение кли­матических условий по Земному шару зависит от распределения этих географических факторов.

     Особые, так называемые микроклиматические условия на­блюдаются в самом нижнем, приземном слое воздуха, в котором обитают сельскохозяйственные культуры. Здесь на особенности атмосферного режима влияют детали строения и состояния зем­ной поверхности.