Способы получения первичной метеорологической информации

Метеорологической информацией называют сведения о метеорологических условиях в конкретном районе (на конкретной территории) на определенный момент или период времени: температуру, влажность, давление, состояние атмосферы, солнечную активность, облачность и др. [1].

Успешность составления прогнозов зависит от качества и своевременности поступления первичной метеорологической информации, получаемой непосредственно при проведении метеорологических наблюдений. Существенным фактором для прогноза погоды являются частота и плотность наблюдений, а также площадь измерительной сети. Так, даже для составления кратковременных метеорологических прогнозов (одни-двое суток) необходимы данные с площади порядка 10⁷ км² при плотности измерений 200—300 км и частоте 4—6 раз в сутки. Следует помнить, что площадь Российской Федерации составляет 1,5 • 10⁷ км².

К первичной метеорологической информации предъявляются следующие требования: она должна быть глобальной, трехмерной, комплексной, синхронной, регулярной и оперативной. Нарушение хотя бы одного из этих требований в значительной степени обесценивает всю поступающую в прогностические центры (бюро погоды и др.) информацию.

Рассмотрим каждое из требований в отдельности.

Глобальность означает, что первичная метеорологическая информация должна поступать с территорий, по размерам соизмеримых с территориями континентов и океанов, а в ряде случаев — с территории всего полушария. Это связано с масштабностью и «скоротечностью» развития атмосферных процессов, которые необходимо учитывать при составлении прогноза для какого-то одного пункта. Так, для составления суточного прогноза погоды для Москвы необходимо иметь исходную метеорологическую информацию со всей территории Европы, Восточной Атлантики, Западной Сибири, Арктики, Средней Азии и территории, прилегающих к Средиземному морю.

Трехмерность означает, что метеорологическая информация должна характеризовать состояние атмосферы не только по площади, но и по высоте, т. е. в трехмерном пространстве. Это требование к метеорологической информации диктуется тем, что атмосферные процессы развиваются в значительной толще воздуха, и взаимодействие между процессами, происходящими на различных высотах, оказывается очень тесным.

Комплексность означает, что одновременно необходимо измерение многих величин для проведения комплексного анализа и выявления развития атмосферных процессов.

Синхронность означает проведение метеорологических наблюдений в единые физические моменты времени.

Регулярность означает систематическое, а не эпизодическое проведение метеорологических наблюдений в установленные сроки.

Оперативность означает, что информация в прогностические центры и к потребителю должна поступать в минимально допускаемые сроки. Полная и качественная информация теряет свою ценность, если она устарела.

В настоящее время первичную метеорологическую информацию получают с помощью:

• — наземных метеорологических (синоптических) и аэрологических станций;
• — судовых гидрометрических станций;
• — дрейфующих автономных буйковых станций (АБС);
• — метеорологических радиолокационных станций;
• — метеорологической космической системы;
• — авиационной разведки погоды.

Рассмотрим подробнее способы получения метеорологической информации.

Метеорологические станции, данные наблюдений которых используются службой погоды, называются синоптическими станциями. Аэрологические станции осуществляют зондирование атмосферы с помощью телеметрических приборов-радиозондов, в результате чего получают данные о давлении, температуре, влажности, скорости и направлении ветра на различных высотах.

Синоптические и аэрологические станции, принадлежащие одному государству, составляют государственную наземную синоптическую сеть. Наземная сеть синоптических станций в настоящее время является основой системы получения метеорологической информации.

Часть синоптических станций России входит в международную синоптическую сеть Всемирной службы погоды. Наблюдения на наземных синоптических станциях отличаются большой точностью и выполняются в полном объеме.

По данным наблюдений на мировой сети метеостанций в одни и те же сроки наблюдений составляются синоптические карты, или карты погоды, которые строятся путем нанесения на географическую карту цифрами и специальными символами характеристик погоды в каждом пункте наблюдений. На синоптической карте отражают состояние погоды над сравнительно большими территориями, что позволяет синоптику обозревать погоду одновременно на большом пространстве.

Еще большие возможности открываются при автоматизации наземной сети, использовании самописцев и других приборов, регистрирующих изменения метеорологических величин без участия обслуживающих станцию людей. Однако наземная сеть не лишена некоторых серьезных недостатков, к которым относятся недостаточная плотность сети станций и дискретность наблюдений. При анализе таких метеорологических явлений, как облачность, осадки (особенно кратковременные), ливни, грозы, град и др., дискретность наблюдений является существенным недостатком.

Мировой океан занимает 3/5 поверхности нашей планеты. Он является главным поставщиком влаги в атмосферу, огромным тепловым резервуаром, поэтому ему принадлежит огромная роль в формировании и перемещении атмосферных потоков, теплои влагообмене в масштабах целых континентов.

Естественно, что служба погоды нуждается в получении надежной и регулярной метеорологической информации с акватории Мирового океана. На его площади создана сеть островных гидрометеорологических станций и находятся суда погоды — постоянно действующие объекты, оснащенные гидрологической аппаратурой и средствами связи. Программа метеорологических наблюдений на них такая же, как на сухопутных станциях: с них производится радиозондирование атмосферы и ведутся гидрометрические наблюдения. Плотность сети метеорологических станций в акватории Мирового океана может быть существенно увеличена путем создания сети АБС. Эго достаточно сложные автоматические системы сбора и передачи в соответствующие центры метеорологической информации.

Метеорологические радиолокационные станции позволяют осуществлять непрерывный обзор состояния атмосферы во времени и пространстве. Радиус их действия — не менее 150 км, поэтому при расстоянии между станциями в 130—140 км гарантируется получение полной информации в масштабах планеты о зонах облачности, ее микроструктуре, водности, положении нулевой изотермы в облаках, интенсивности осадков. Это позволяет проследить зарождение, развитие и перемещение различных метеорологических явлений, таких как ливни, грозы, циклоны.

Метеорологические космические системы — искусственные спутники Земли (ИСЗ), оборудованные специальной аппаратурой. Кроме того, метеорологическую информацию получают на орбитальных космических станциях и пилотируемых космических кораблях.

Метеорологическая космическая система в наибольшей степени отвечает требованиям получения оперативной метеорологической информации и состоит из двух подсистем: космической и наземной.

Космическая подсистема — искусственные спутники Земли, а наземная подсистема — комплекс для приема, обработки и передачи информации. ИСЗ вращаются обычно на круговых орбитах на расстоянии 1000—1500 км от поверхности Земли, так что период их обращения равен 1,5 ч. Поскольку наземные измерения проводятся с интервалом в 3 ч, со спутников считывается информация с каждого второго витка. Основным недостатком метеорологической космической системы является ограниченность наблюдаемых метеорологических объектов. Однако по мере совершенствования системы этот недостаток будет проявляться во все меньшей степени.

Авиационная разведка погоды производится с борта самолета, оснащенного комплексом аппаратуры, и проводится для обеспечения безопасности полетов самолетов или в научных целях. Ценность авиационной разведки — возможность выбора момента времени и маршрута для изучения условий погоды. В то же время авиационная разведка — вспомогательное средство получения метеорологической информации вследствие ее пространственной ограниченности и эпизодичности наблюдений.