Из истории развития синоптической метеорологи

Прежде чем мы обратимся к современным методам прогнозов погоды, рассмотрим историю вопроса. Прогнозы погоды составляются методами синоптической метеорологии. Синоптическая метеорология (от греч. synoptikos — способный всё обозреть), — раздел метеорологии, изучающий атмосферные процессы, определяющие условия погоды и их изменения с целью разработки методов прогноза погоды.

Первые попытки предвидения погоды, основанные на местных признаках, относятся к глубокой древности. Обычно, столь «выгодным» делом занимались колдуны, шаманы, знахари, жрецы, то есть люди в своём окружении талантливые и наблюдательные. Передавая знания и опыт своим последователям они подмечали какие местные признаки (ветер со стороны на которой мох у деревьев — к похолоданию, иногда не выпавшая утром роса на травек образованию тумана, перемена ветра перед сильным дождём и т. д.), означают то или иное состояние погоды. Были в их предсказаниях и ошибки, но их списывали на волю богов, которым поклонялся данный народ. Мы — дети своей истории, зайдите сейчас на пороге ХХI века в любой метеорологический центр и вы услышите от людей не связанных с этой профессией в обращении к синоптикам: «Что наколдовали шаманы?, Я вам бубен принёс, Ну что, боги погоды ?» .

В 350 — г. г. до н. э. древнегреческий философ и учёный Аристотель одним из первых научно обосновал и написал логический трактат «О метеорологических вопросах» .

После изобретения в ХVII веке барометра, делались попытки предсказания погоды по изменению атмосферного давления в данном пункте, но единичные данные не давали общей картины для анализа процессов происходящих в атмосфере. Первую попытку построения прогнозных карт предпринял в 1826 г. немецкий учёный Г. В. Брандес. Но только изобретение телеграфа создало предпосылки для широкого развития синоптического метода и позволило создать службу погоды. Практическим толчком к этому послужила буря 14 февраля 1854, во время которой в Балаклавской бухте погибло много кораблей англо-французского флота, действовавшего на Чёрном море в период Крымской войны (1853−1856г.). Французский учёный Урбен Жан Жозеф Леверье астроном, член Парижской АН который всю жизнь занимался небесной механикой, вопросами устойчивости Солнечной системы. Будучи к этому моменту директором Парижской обсерватории проследил перемещение этой бури в Европе по данным имевшихся наблюдений и пришёл к выводу, что её можно было своевременно предсказать при условии обмена данными наблюдений между разными странами.

Главную физическую обсерваторию в Петербурге метеорологические телеграммы начали поступать в 1856 г., а в 1872 г. в России под руководством М. А. Рыкачёва начато издание ежедневного бюллетеня погоды. Первое штормовое предупреждение по Балтийскому морю было дано 10 октября 1874 г.

Ещё до организации службы погоды Г. В. Дове (1837) в Германии пришёл к выводу, что изменения погоды в умеренных широтах объясняются последовательной сменой полярных и экваториальных потоков воздуха и что все атмосферные движения имеют вихревой характер.

В 60-х гг. английский учёный Р. Фицрой Вице-адмирал, тот самый что возглавлял океанографическую экспедицию на корабле «Бигл», в которой участвовал Ч. Дарвин; во время этой экспедиции были произведены съёмки берегов Патагонии, Огненной Земли и Магелланова пролива. Развивая воззрения Дове, Фицрой доказал, что, в атмосфере умеренных широт всегда обнаруживаются перемежающиеся течения полярного и тропического воздуха, на границах между которыми возникают циклоны.

В 20-е годы ХХв. Норвежские учёные В. Бьеркнес, Т. Бержерон и др. более точно сформулировали представления о воздушных массах и атмосферных фронтах, предложили схемы эволюции циклонов и антициклонов и развили волновую теорию циклогенеза. Циклогенез — процесс возникновения и развития циклона. Антициклогенез — процесс возникновения и развития антициклона.

Дальнейшее развитие синоптической метеорологии происходило под знаком внедрения в синоптический анализ аэрологических наблюдений, ставших возможными после изобретения радиозонда, первая конструкция которого была предложена П. А. Молчановым. В конце 40 — начало 50-х гг. рост аэрологической сети и увеличение высоты подъёма радиозондов позволили обогатить синоптическую метеорологию новыми представлениями, в частности о струйных течениях. С 50-х гг. также интенсивно развивались методы описания и прогноза атм. процессов с помощью составления и численного решения уравнений атм. гидротермодинамики.

В 60-е гг. начался новый этап развития синоптической метеорологии 28 февраля 1967. запущен первый метеорологический спутник. На базе гидродинамической теории и численных методов анализа, прогноза полей давления, температуры и ветра оказалось возможным перейти к рассмотрению атм. процессов в целом, в масштабе всей планеты (Дж. Смагоринский и др., США) и численному краткосрочному, а также долгосрочному прогнозу общего характера погоды для больших территорий.

И наконец 90-е г. г. подарили синоптической метеорологии персональные компьютеры с их мобильностью, и мировой метеорологической сетью.

ПРОГНОЗ ПОГОДЫ — научно обоснованное предвиденье изменений погоды, являющиеся результатом анализа крупномасштабных атмосферных процессов, и применения известных науке закономерностей их развития.

Прогнозы погоды составляются метеорологическими подразделениями и службами практически всей планеты. Для сбора и передачи метеоинформации между собой, используется универсальный (международный) метеорологический код.

Прогнозы погоды делятся на краткосрочные (от нескольких часов до 1−2 сут.), долгосрочные малой заблаговременности (3−10 сут.), долгосрочные большой заблаговременности (на месяц и более). Прогнозы погоды составляются для территорий (область, край, страна, акватории морей и т. п.), а также отдельных населённых пунктов, аэропортов, авиатрасс, автомобильных и железнодорожных магистралей и т. п.

Прогнозы погоды подразделяются на специализированные, предназначенные для спец. пользователей (авиация, судоходство, рыбный промысел, сельское х-во и т. д., и общего пользования — для населения.

Пример № 1 Специального прогноза для авиации:

Прогноз погоды с 09.00 до 18.00. обусловится ложбиной с прохождением холодного фронта. Облачность 7−10 бал. с 13.00 4−7 бал. верхней, средней, кучевой, кучево-дождевой, разорванно-дождевой Нн 500−800м, начале 200−300м. Нв 5−6км кучево-дождевой 9 -10км. Дымка в первой половине срока Дождь, Гроза, Болтанка сильной интенсивности, Статическое электричество. Видимость 6−10км дожде 3−4км. Ветер в слое 1,5−9км 240−260гр 50−70км/ч. Ветер у земли 120−140гр с 13−14час переход 190−210гр 5−8м/с порывы 7−10м/с. Температура +5+8гр.

Пример № 2 Прогноз погоды общего пользования:

Завтра ожидается: Облачная погода, местами Дождь, Гроза. Температура +5+8гр.

Пример № 2 это повседневный прогноз который мы слышим каждый день в СМИ и даётся он по очень большой площади т. е. не конкретно.

К первому относятся также предупреждения об опасных явлениях погоды (ОЯП) в авиации их называют штормовыми (гроза, смерч, шквал, град, сильное обледенение, гололёд, туман, метель, сильный ветер, пыльная буря, заморозки и др.), которые могут вызвать затруднения в работе отдельных отраслей жизнедеятельности человека или причинить ущерб, а также угрожать безопасности населения.

Метеорологические подразделения и службы кроме штормовых оповещений об ОЯП, подают штормовые оповещения о наблюдающихся особо опасных метеорологических, гидрологических, геофизических, а также аномальных атмосферных и космических явлениях.

Особо опасными явлениями считаются явления, которые по своей интенсивности, времени возникновения, продолжительности и площади распространения могут нанести или нанесли значительный ущерб. К ним относятся:

ветер со скоростью более 30 м/с;

град диаметром более 30 мм;

сильный дождь и снегопад с интенсивностью, превышающей критические значения, установленные для данного района ;

повышение уровня воды в реках, водоёмах до критических значений, наводнения, заторы, зажоры, угрожающие затоплением районов жизнедеятельности людей промышленных и стратегических объектов;

селевые потоки и снежные лавины;

извержения вулканов;

землетрясения и цунами.

К аномальным атмосферным и космическим явлениям оптического, электрического и иного происхождения, относятся:

необычные частицы, выпадающие из атмосферы;

окрашенные осадки или осадки иного необычного вида и свойства;

необычные световые, акустические, электромагнитные и другие явления в атмосфере и космическом пространстве.

В краткосрочных прогнозах погоды и предупреждениях ожидаемые условия погоды указываются более детально, чем в долгосрочных. Так, например, в прогнозах погоды для авиации сообщаются ожидаемые условия погоды на высоте полёта самолёта (вид и количество облачности, направление и скорость ветра, зондирование атмосферы, наличие таких ОЯП как болтанка, обледенение, грозовые разряды). В аэропорту посадки (высота нижней границы облаков, видимость, направление и скорость ветра, температура воздуха, наличие осадков).

В долгосрочных прогнозах погоды малой заблаговременности характер погоды на предстоящий период описывается в более общем виде: преобладание ясной или облачной погоды, возможность выпадения осадков, пределы дневных и ночных температур, резкие изменения погоды, преобладающее направление и скорость ветра. Прогнозы погоды на месяц содержит знак и величину отклонения средней месячной температуры и осадков от нормы, а также указания периодов наиболее существенных изменений погоды: похолоданий и потеплений, переходов от сухой к ненастной погоде и т. п.

Как мы уже оговорились в начале, прогнозы погоды составляются методами синоптической метеорологии. Для этой цели по данным наблюдений метеорологических и аэрологических станций готовят синоптические карты погоды для разных уровней атмосферы, от земной поверхности до высоты 30 км.

Метеорологические наблюдения — наблюдение за погодой у земли: облачность, явления погоды (снег, дождь и т. п.), направление и скорость ветра, видимость, температуру, влажность, давление и т. д.

Аэрологические наблюдения — зондирование атмосферы. Аэрологический радиолокатор принимает сигналы с поднимающегося в атмосферу радиозонда, что позволяет измерить напр. И скорость ветра, температуру, давление и влажность до 30−40км.

Повсеместно используется информация, получаемая от метеорологических спутников. Анализ этого материала позволяет вывить на картах погоды крупные атмосферные образования: воздушные массы, разделяющие их фронты, циклоны и антициклоны и пр., с движением и эволюцией которых связаны основные изменения погоды.

На сегодняшний день крупными зональными центрами вся поступающая метеои аэроинформация собирается и обрабатывается на мощных компьютерах. С помощью соответствующих программ машина составляет всевозможные синоптические, аэрологические, спутниковые корты погоды. Кроме того, с помощью компьютера создаются прогностические карты погоды, на которых нанесено будущее положение барических систем, фронтов, осадков, опасных явлений погоды, вероятных температур и т. д. на сутки, двое — до недели.

Эти методы дают представление об общем фоне погоды, который детализируется синоптиком для местных условий (близость морей, крупных рек, промышленных объектов с их дымами и теплом и т. д.). Анализируя реальное и будущее положение синоптических процессов на интересующей его территории синоптик составляет прогноз погоды на интересующий потребителя срок.

Точность всех прогнозов в пределах периода, на который они составляются, убывает со временем. В среднем из 100 краткосрочных прогнозов погоды или долгосрочных малой заблаговременности оправдываются более 80 прогнозов. Основная причина наиболее крупных ошибок — неточности в расчётах барического поля, направления и скорости перемещения циклонов и атм. Фронтов, а также их эволюции; эти ошибки обусловлены несовершенством применяемых методов (меняющаяся экология, постоянное загрязнение атмосферы, общее потепление на планете и др.), отсутствием достаточной информации с океанов и малонаселённых территорий, в особенности же из высоких слоёв атмосферы. Методы долгосрочных П.п. большой заблаговременности находятся в постоянной разработке, а сами прогнозы не обладают нужным качеством. Достаточно точный долговременный П.п. — одна из труднейших задач человечества.

Во всем мире на наземных метеорологических станциях производятся одновременные (синхронные) наблюдения в 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21 ч. по единому — гринвичскому времени (времени нулевого пояса). Результаты наблюдений за эти так называемые синоптические сроки немедленно передаются по телефону, телеграфу или по радио в органы службы погоды, где по ним составляются синоптические карты и другие материалы, использующиеся для предсказания погоды.

На метеорологических станциях основного типа регистрируются следующие метеорологические величины:

• — температура воздуха на высоте 2 м над земной поверхностью;
• — атмосферное давление;
• — влажность воздуха — парциальное давление водяного пара в воздухе и относительная влажность;
• — ветер — горизонтальное движение воздуха на высоте 10 -12 м над земной поверхностью (измеряется его скорость и определяется направление, откуда дует ветер);
• — количество осадков, выпавших из облаков, их типы (дождь, морось, снег и пр.);
• — облачность — степень покрытия неба облаками, типы облаков по международной классификации, высота нижней границы облаков, ближайших к земной поверхности;
• — наличие и интенсивность различных осадков, образующихся на земной поверхности и на предметах (росы, инея, гололеда и пр.), а также тумана;
• — горизонтальная видимость — расстояние, на котором перестают различаться очертания предметов;
• — продолжительность солнечного сияния;
• — температура на поверхности почвы и на нескольких глубинах в почве;
• — состояние поверхности почвы;
• — высота и плотность снежного покрова.

На некоторых станциях измеряется испарение воды с водных поверхностей или с почвы. Регистрируется также метеорологические и оптические явления: метели, шквалы, смерчи, мгла, пыльные бури, грозы, тихие электрические разряды, полярные сияния, радуга, круги и венцы вокруг дисков светил, миражи и др.

Далее информация от измерительных пунктов поступает на главный центр обработки и анализа метеорологических данных о погоде. Здесь она сравнивается с предыдущей картиной изменений, и на основе сравнительных выводов создаётся новая. Так определяется краткосрочный прогноз.

Для долгосрочного прогнозирования необходима более длительная работа с целой последовательностью картин, т. е. образов, за больший период изменения. Здесь учитывается динамика процесса распространения воздушных масс, их характер, степень взаимного влияния, и так далее. Наблюдения за природой человек производит настолько долго, насколько это вызвано условиями его жизни.