Причины определения и предсказывания погоды

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Причины

Мощно-кучевые облака.

Обычные погодные явления на Земле - это ветер, облака, атмосферные осадки (дождь, снег, град и т.д.), туманы, грозы, пыльные бури и метели. Более редкие явления включают в себя стихийные бедствия, такие как торнадо и ураганы. Почти все погодные явления происходят в тропосфере (нижняя часть атмосферы).

Различия в физических свойствах воздушных масс возникают из-за изменения угла падения солнечных лучей в зависимости от широты и удалённости региона от океанов. Большое различие температур между арктическим и тропическим воздухом является причиной наличия высотных струйных течений. Барические образования в средних широтах, такие как внетропические циклоны, образуются при развитии волн в зоне высотного струйного течения. Поскольку ось Земли наклонена относительно плоскости её орбиты, угол падения солнечных лучей зависит от времени года. В среднем ежегодная температура на поверхности Земли изменяется в пределах ±40°C. В течение сотен тысяч лет изменение орбиты Земли влияет на количество и распределение солнечной энергии на планете, определяя долгосрочный климат.

Различие температур на поверхности в свою очередь вызывает разность в поле атмосферного давления. Горячая поверхность нагревает находящийся над ней воздух, расширяет его, понижая давление и плотность воздуха. Полученный горизонтальный градиент давления ускоряет воздух в сторону низкого давления, создавая ветер. А вследствие работы эффекта Кориолиса при вращении Земли происходит закручивание потока. Примером простой погодной системы являются прибрежные бризы, а сложной - ячейка Халдея.

Атмосфера - это сложная система, поэтому незначительные изменения в одной её части могут оказать большое влияние на систему в целом. В истории человечества постоянно были попытки управлять погодой. Доказано, что деятельность людей, такая как сельское хозяйство и промышленность, может в некоторых пределах влиять на погоду. Прогноз погоды - это научно и технически обоснованное предположение о будущем состоянии атмосферы в определённой точке или регионе земного шара.

Изучение погоды на других планетах стало полезным для понимания принципов изменения погоды на Земле. Известный исследовательский объект в Солнечной Системе - Большое красное пятно Юпитера, является антициклоническим штормом, который существует в течение, по крайней мере, 300 лет. Однако погода не ограничена планетарными телами. Корона Солнца постоянно теряется в космос, создавая, по существу, очень тонкую атмосферу во всей Солнечной Системе. Движение частиц, испускаемых Солнцем, называется солнечным ветром.

2. Организация метеорологических наблюдений

В России существует обширная сеть метеорологических станций (различных разрядов с разными программами наблюдений), метеорологических и гидрологических постов. Значительную роль играют наблюдения, выполняемые посредством метеорологических радиолокаторов (пространственные образы слоёв облачности и интенсивности осадков и гроз в радиусе до 250 км от местоположения локатора) и метеорологических искусственных спутников Земли (телевизионные снимки облачности в различных диапазонах длин волн, вертикальные профили температуры и влажности воздуха в атмосфере). Ведутся аэрологические наблюдения на сети специальных аэрологических станций с помощью радиозондов, иногда с помощью метеорологических и геофизических ракет. Наблюдения на морях и океанах со специально оборудованных судов.

Наземная метеорологическая сеть в СССР максимального развития достигла к середине 1980-х годов. Начавшиеся в конце 1980-х годов кризисные экономические процессы вызвали ощутимое сокращение метеорологической сети. С 1987 по 1989 годы число метеостанций в СССР сократилось на 15%, на начало 1995 года уменьшение числа метеостанций в РФ составило 22%. В дальнейшем, также возможно сокращение метеостанций вследствие развития других способов получения информации о погоде (спутниковых и радиолокационных).

Главными потребителями метеорологической информации являются авиация и морской флот. В большой зависимости от погодных условий и климата стоит также сельское хозяйство. На продуктивность большое влияние оказывает влажность почвы и воздуха, количество осадков, света, тепла. В конце XIX века сформировалась самостоятельная отрасль метеорологии - агрометеорология. Сведения о климате широко используются при проектировании и эксплуатации различных сооружений - зданий, аэродромов, железных дорог, линий электропередач и т.д.

3. Синоптические карты

Синоптическая карта (греч. ухнпрфйкьт, «обозримый одновременно») - это географическая карта, на которой условными знаками нанесены результаты наблюдений многих метеостанций. Такая карта даёт наглядное представление о состоянии погоды в данный момент. При последовательном составлении карт выясняются направления движения воздушных масс, развитие циклонов, перемещение фронтов. Анализ синоптических карт позволяет предвидеть изменения погоды. Можно отследить изменения состояния атмосферы, в частности перемещение и эволюцию атмосферных возмущений, перемещение, трансформация и взаимодействие воздушных масс и пр. С середины 20 века приземная синоптическая информация дополнена результатами аэрологических наблюдений, на основе которых регулярно строятся карты состояния свободной атмосферы - так называемые карты барической топографии. С конца 20 века широко используется также спутниковая информация о состоянии океанов и частей суши, где нет метеостанций. Фотографирование облачных систем со спутников позволяет обнаружить зарождение тропических циклонов над океанами.

Метеорологические величины

· Атмосферные явления:

o атмосферные осадки (дождь, снег, град)

o туман

o метель

o гроза

o смерч и т.д.

· Величины, определяющие «эквивалентную комфортную температуру»:

o атмосферное давление

o температура воздуха

o влажность воздуха

o скорость и направление ветра

· Величины, важные для транспорта и сельского хозяйства:

o дальность видимости

o атмосферная турбулентность

o возможность обледенения

o солнечная радиация

o облачность, продолжительность солнечного сияния

o возможность шторма (на море, крупном озере)

4. Прогнозы погоды

Прогноз погоды - это научно и технически обоснованное предположение о будущем состоянии атмосферы в определённом месте. Люди пробовали предсказывать погоду тысячелетиями, но официальные прогнозы появились в девятнадцатом столетии. Для составления прогноза погоды собираются количественные данные о текущем состоянии атмосферы, и при помощи научного понимания атмосферных процессов проектируется, как изменится состояние атмосферы.

Если раньше прогнозы основывались в основном на изменении атмосферного давления, текущих погодных условиях и состоянии неба, то сейчас для определения будущей погоды применяются модели прогнозирования. Участие человека необходимо для выбора наиболее подходящей модели прогнозирования, на которой в дальнейшем будет основываться прогноз. Это включат в себя умение выбрать шаблон модели, учёт взаимосвязи удалённых событий, знание принципов работы и особенностей выбранной модели. Сложная природа атмосферы, необходимость мощной вычислительной техники для решения уравнений, описывающих атмосферу, наличие погрешностей при измерении начальных условий и неполное понимания атмосферных процессов означают, что точность прогноза снижается. Чем больше разница между настоящим временем и временем, на которое делается прогноз (диапазон прогноза), тем меньше точность. Использование нескольких моделей и приведение их к единому результату помогает снизить погрешность и получить наиболее вероятный результат.

Прогнозами погоды пользуются очень многие. Важными прогнозами являются штормовые предупреждения, так как они используются для защиты жизни и имущества. Прогнозы температуры и осадков важны для сельского хозяйства и, следовательно, даже для трейлеров на фондовых рынках. Более того, существуют даже т.н. производные финансовые инструменты на погоду.^[1] Температурные прогнозы нужны также тепловым сетям для оценки необходимой в ближайшие дни тепловой энергии. Ежедневно люди пользуются прогнозом погоды, чтобы решить, что надеть в этот день. Прогнозы дождей, снега и сильных ветров используются для планирования работы и отдыха на свежем воздухе.

В настоящее время существует грид-проект ClimatePrediction.net, целью которого является поиск наиболее адекватной модели изменения климата и построение на её основе прогноза на ближайшие 50 лет.

5. Влияние на людей

Погода играет большую, а иногда даже решающую роль в человеческой истории. Помимо изменений климата, которые вызывали постепенную миграцию народов (например, опустынивание Ближнего Востока и формирование сухопутных мостов между материками во время ледниковых периодов), экстремальные погодные явления вызывали меньшие по масштабу перемещения народов и принимали непосредственное участие в исторических событиях. Одним из таких случаев является спасение Японии ветрами Камикадзе от вторжения монгольского флота Хана Хубилая в 1281 году. Притязания французов на Флориду прекратились в 1565 году, когда ураган уничтожил французский флот, дав Испании возможность завоевать форт Каролину. Совсем недавно ураган Катрина заставил более одного миллиона человек переселиться с центрального побережья Мексиканского залива в США, создав самую крупную диаспору в истории Соединённых Штатов.

Помимо такого радикального влияния на людей, погода может влиять на человека и более простыми способами. Люди плохо переносят экстремальные значения температуры, влажности, давления и ветра. Погода также влияет на настроение и сон.

Погодные рекорды

Рекорды погоды - экстремальные метеорологические показатели, которые были официально зарегистрированы на поверхности Земли. Самая низкая температура за всю историю была зафиксирована 21 июля 1983 года на Станции Восток, Антарктида ?89,2°C. Самая тёплая зафиксирована 13 сентября 1922 года в Альазизайи, Ливия. Тогда столбик термометра поднялся до 58°C.

6. Определение погоды

Перед выходом в плавание судоводитель-любитель должен выяснить ожидаемое состояние погоды на время пути. Но особенно важно знать изменения погоды на ближайшие часы и сутки. Как уже говорилось, прогноз погоды на ближайшие сутки можно получить в порту отхода или воспользоваться передачами прогноза погоды по радио. Во время плавания судоводитель-любитель должен пользоваться прогнозами погоды, передаваемыми по радио, а также вывешиваемыми на сигнальных мачтах, установленных в портах, на маяках, постах наблюдения.

Метеорологическая сводка бытового назначения не всегда достаточна для судоводителя, так как она относится к крупным районам и не отражает незначительных изменений погоды близ места нахождения судна, а при плавании вдали от населенных пунктов да к тому же если на судне нет радио, метеосводки вообще неоткуда получить.

Заблаговременное знание состояния погоды и возможных ее изменений позволяет судоводителю использовать хорошую погоду и предупредить серьезные последствия в случае неблагоприятных гидрометеорологических условий. Плохая погода всегда была и будет врагом судоводителя, особенно в походе на маломерном судне.

Судоводитель обязан хорошо знать общие признаки изменения погоды, которые определяются анализом взаимодействия состояния гидрометеорологических факторов: атмосферного давления, водной поверхности, облачности, температуры воздуха, скорости и направления ветра, влажности воздуха и т.д., и уметь составить прогноз погоды по местным наблюдениям. Такой прогноз можно составить самому на ближайшие часы (до 12 часов). Приближенный прогноз можно составить на сутки.

Чтобы составить или проверить прогноз, нужно всего несколько минут, но эти минуты избавят судоводителя от возможных неприятностей в плавании. Нельзя доверять чистому небу, если прогноз свидетельствует о шторме. При наличии штормовых предупреждений не следует выходить в море, озеро или водохранилище.

При пользовании местными признаками надо иметь в виду, что один признак не всегда гарантирует осуществление прогноза. Чем больше признаков, дающих одинаковое указание на прогноз, тем больше уверенности в правильности прогноза.

Если признаки выражены не резко и изменяются медленно, то погода будет изменяться медленно и наоборот.

метеорологический синоптический погодный облако

8. Признаки устойчивости плохой погоды

1) Сильные дожди, идущие долгое время с небольшими перерывами, или беспрерывные продолжительные мелкие дожди;

2) после дождя пробиваются между облаками желтые лучи солнца;

3) днем быстро темнеет и все небо покрывается облаками;

4) в течение суток устойчиво с незначительными колебаниями держится низкое давление;

5) облачность, ветер, видимость и волнение существенно не меняются.

9. Признаки устойчивости хорошей погоды

1) Ясное, безоблачное небо голубого цвета в течение 10 - 12 часов при отсутствии ветра;

2) атмосферное давление повышается медленно, долго и устойчиво (двое-трое суток) держится высоким;

3) в начале дня в низких местах (над рекой, водохранилищем, в ложбинах) появляется туман;

4) в начале дня появляются неподвижные перистые облака, которые исчезают к вечеру;

5) ясные, безоблачные ночи (летом);

6) резкое отличие температуры воздуха днем от температуры воздуха ночью (летом) - большой суточный ход температуры;

7) быстро темнеет после захода солнца;

8) движение перистых облаков с востока на запад;

9) солнце при заходе не меняет своей окраски, сохраняя беловато-желтый цвет;

10) отсутствие осадков;

11) над сушей наименьшая температура воздуха - перед восходом солнца, а наибольшая в 14-15 час.;

12) при заходе солнца на небе видны только розоватые перистые облака;

13) дым, идущий из трубы, поднимается вертикально вверх;

14) правильное изменение ветра в течение суток (почти полное отсутствие ветра ночью и усиление его к полудню);

15) небо безоблачное, и после захода солнца на горизонте видна светлая серебристая полоса;

16) на побережье моря регулярно дуют бризы;

17) на побережье образуется туман или дымка;

18) звезды мерцают зелеными оттенками;

19) деформация диска солнца и луны при восходе или заходе;

20) по утрам над морем наблюдаются миражи.

10. Признаки перемены погоды к ухудшению

1) Появление большого количества облаков различной формы, которые быстро движутся и могут совершенно закрыть горизонт;

2) долго не темнеет, т.е. продолжительные по времени сумерки;

3) температура воздуха повышается к концу дня;

4) быстрое движение перистых облаков по направлению с запада на восток;

5) небо имеет белесоватый цвет;

6) отсутствие росы ночью;

7) если стать лицом против ветра, то справа на горизонте будут видны облака;

8) волны двигаются не по направлению ветра;

9) небо с утра имеет красноватый цвет;

10) в дневное время появляется большое количество облаков различных цветов и оттенков;

11) дым, идущий из трубы, стелется горизонтально;

12) быстрое падение давления;

13) усиление ветра к вечеру;

14) иногда повышение температуры в ночное время;

15) день был безоблачный, к вечеру появляются облака и солнце заходит за тучу;

16) в начале или в середине дня пчелы роем летят в улей;

17) появление усиливающейся зыби;

18) звезды мерцают синими оттенками;

19) понижение давления;

20) рыба отсутствует у поверхности воды (опускается на глубину).

11. Признаки перемены погоды к улучшению

1) После пасмурной погоды температура воздуха в дневное время падает (особенно весной);

2) постепенное прояснение неба;

3) в течение дня идет сильный дождь, а к концу дня он слабеет;

4) повышение давления;

5) к концу дня небо делается светло-красным;

6) после захода солнца быстро темнеет;

7) во второй половине дня появляется радуга;

8) дым, идущий из трубы, поднимается вверх по вертикали;

9) если в начале дня идет сильный дождь, а ветер почти отсутствует, то к середине дня можно ожидать хорошей погоды;

10) поворот ветра по часовой стрелке;

11) ослабление помех при радиоприеме;

12) рыба находится близко от поверхности воды.

12. Признаки, предвещающие штормовую погоду

1) Ветер становится неустойчивым;

2) резко падает давление;

3) морские птицы держатся берега;

4) появляются перистые облака.

13. Признаки, предвещающие приближение шквала

Признаки приближения шквала - внезапного сильного увеличения скорости ветра и мгновенных изменений его направления - особенно важно знать судоводителю. Наиболее подходящее время для возникновения шквалов - теплая дневная погода. Признаки, предвещающие приближение шквала, следующие:

1) на непродолжительное время совершенно стихает ветер;

2) на горизонте видна низкая, быстро движущаяся черная туча в виде вала или медленно движущаяся черная туча с очень резко очерченным контуром. В последнем случае шквал будет сопровождаться дождем или градом;

3) на поверхности воды видны быстро приближающиеся темные полосы ряби с белыми «барашками»;

4) на горизонте появляется пелена пыли;

5) вслед за дождем сразу же начинает дуть свежий ветер;

6) резкий шум и свист;

7) иногда перед шквалом бывает сильная гроза.

14. Успехи XX века

К концу XX столетия мировое метеорологическое сообщество достигло выдающихся успехов в краткосрочном и среднесрочном прогнозировании погоды. К таким успехам можно отнести:

- научные достижения в понимании глобальных атмосферных процессов и динамики атмосферы, в математическом описании поступающей от Солнца радиации, переноса, отражения, поглощения коротковолнового и длинноволнового излучения, процессов конденсации и испарения, таяния / замерзания осадков, механизмов перемешивания воздушных масс, включая конвекцию и турбулентность, процессов взаимодействия с сушей и океаном;

- разработку в ряде стран глобальных, региональных и мезомасштабных гидродинамических численных моделей общей циркуляции атмосферы, позволяющих прогнозировать поля метеорологических элементов на 5-7 суток с приемлемой для многих потребителей точностью;

- создание в крупных метеорологических центрах, оснащенных мощной вычислительной техникой уникальных технологий, позволяющих внедрить эти модели в оперативную практику;

- создание и организацию непрерывного функционирования глобальных международных систем наблюдений, телесвязи и обработки данных, позволяющих осуществлять наблюдение за погодой, передачу данных наблюдений в метеорологические центры и распространение продукции в прогностические центры Национальных метеорологических служб.

Размещено на Allbest.ru

...