Meteorologi er studiet af Jordens atmosfære og variationer i temperatur og fugt mønstre, der producerer forskellige vejrforhold. Nogle af de vigtigste emner i undersøgelsen er sådanne fænomener som nedbør (regn og sne), tordenvejr, tornadoer, og orkaner og tyfoner.
betydningen af meteorologiske begivenheder mærkes på forskellige måder. For eksempel resulterer en tørke i vandmangel, afgrødeskader, lave flodstrømningshastigheder og øget ildstedspotentiale., Hertil kommer, at disse effekter kan føre til begrænsede floden rejser, infiltration af saltvand i grundvandsmagasiner og kyst bugter, stress på forskellige plante-og dyrearter, befolkningsændringer, økonomiske problemer, og endda politisk uro. Den kritiske indvirkning af vejret på menneskelig aktivitet har ført til udviklingen af den usikre videnskab om vejrudsigter.
ordet meteorologi stammer fra det græske ord meteoron, der henviser til ethvert fænomen på himlen. Aristoteles Meteorologica (340 f. kr.) vedrørte alle fænomener over jorden., Astronomi, herunder undersøgelsen af meteorer eller” skydestjerner”, blev senere en separat disciplin. Videnskaben om meteorologi blev i sidste ende begrænset til studiet af atmosfæren. Forskellige vejrfænomener bliver stadig omtalt som “meteorer”, såsom hydrometeors (flydende eller frosne vand, regn, sne og snefnug, skyer, tåge), lithometeors (tørre partikler — sand, støv eller røg), photometeors (optiske fænomener — glorier, luftspejlinger, regnbuer, coronas), og electrometeors (elektriske fænomener — lyn, St. Elmo ‘ s fire).,moderne meteorologi fokuserer primært på de typiske vejrmønstre, der observeres, herunder tordenvejr, ekstratropiske cykloner, fronter, orkaner, tyfoner og forskellige tropiske vandbølger. Meteorologi anses normalt for at beskrive og studere det fysiske grundlag for individuelle begivenheder. I modsætning hertil beskriver og studerer klimatologi oprindelsen af atmosfæriske mønstre observeret over tid. Flere vigtige fænomener, såsom monsuner og El ni o o–sydlige svingning, overvejes i både meteorologi og klimatologi, fordi de udviser store ændringer på sæsonbestemte tidsskalaer.,
omfang
indsatsen for at forstå atmosfæren og dens processer trækker på mange områder inden for videnskab og teknik. Undersøgelsen af atmosfæriske bevægelser kaldes dynamisk meteorologi. Det gør brug af ligninger, der beskriver opførslen af en komprimerbar væske (luft) på en roterende kugle (jorden). En vigtig komplikation i denne undersøgelse er det faktum, at vandet i atmosfæren ændrer sig frem og tilbage mellem fast, flydende og gas på en meget kompleks måde. Disse ændringer ændrer i høj grad de ligninger, der anvendes i dynamisk meteorologi.,
fysisk meteorologi eller atmosfærisk fysik beskæftiger sig med en række specialiserede studieområder. For eksempel involverer undersøgelsen af skyer og af de forskellige former for hydrometeorer undersøgelser af vandets opførsel i atmosfæren. Undersøgelsen af strålingsoverførsel vedrører den grundlæggende energikilde, der driver atmosfæriske processer, nemlig solstråling, og måderne, hvorpå strålingsenergi generelt anvendes og spredes i atmosfæren., Andre specialiserede discipliner beskæftiger sig med fænomener, der involverer lys (atmosfærisk optik) og lyd (atmosfærisk akustik).
nogle grene af meteorologi er defineret med hensyn til størrelsen af de fænomener, der studeres. For eksempel er mikrometeorologi hovedsageligt undersøgelsen af de småskala interaktioner mellem det laveste niveau af atmosfæren og de overflader, som det kommer i kontakt med. Mesoscale meteorologi beskæftiger sig med fænomener af mellemstørrelse-tordenvejr og bjergvind, for eksempel., Synoptisk meteorologi beskæftiger sig med større processer som høj-og lavtrykssystemer og deres fronter, og så videre op til undersøgelsen af den samlede atmosfæriske cirkulation i tidsskalaer på få dage. Vejrudsigter, det forudsigelige aspekt af meteorologi, stammer fra disse discipliner.
andre grene af meteorologi fokuserer på fænomener på bestemte steder, såsom ækvatoriale områder, troperne, maritime regioner, kystområder, polakkerne og bjergene. Den øvre atmosfære studeres også separat., Andre discipliner koncentrere sig om at tage observationer med bestemte teknologier, herunder radio, radar, og kunstig satellit. Computerteknologi anvendes i vid udstrækning, herunder numerisk vejrudsigter, interaktiv dataanalyse og display systemer.
atmosfærens kemiske opførsel, studeret i atmosfærisk kemi, har hurtigt fået betydning på grund af utilsigtede ændringer forårsaget af mennesker i atmosfærens molekylære sammensætning., Ændringer i ozon (og ozonlaget) og kuldioxid koncentrationer, og øgede niveauer af syreregn, er gået ud over status på lokale problemer at blive regionale eller globale spørgsmål.
meteorologiske undersøgelser udføres i forbindelse med flere miljørelaterede felter. Disse omfatter luftfart, landbrug, arkitektur, ballistik, økologi, energiproduktion, skovbrug, hydrologi, medicin og oceanografi., Mange af disse relaterede felter er simpelthen nødt til at bestemme vejret ‘ s effekter på et bestemt tidspunkt og sted, men nogle — hydrologi og oceanografi, for eksempel — også påvirke meteorologiske begivenheder ved at ændre de atmosfæriske forhold på Jordens overflade.
udvikling af moderne meteorologi
oprindelsen af meteorologi ligger i kvalitative observationer af det lokale vejr og spekulation., I det store og hele var Aristoteles arbejde standardreferencen i de gamle og middelalderlige perioder, indtil ren Desc Desc Descartes, Galileo Galilei og andre begyndte at erstatte spekulation med instrumentelle observationer i begyndelsen af det 17.århundrede. De nødvendige instrumenter til udførelse af disse målinger-barometer, hygrometer og termometer – blev udviklet i perioden fra omkring 1650 til 1750., Tilsvarende teoretiske og eksperimentelle arbejde i prisen Sir Isaac Newtons love for bevægelse, køling, og refraktion; de arbejde af Blaise Pascal, Edme Marriotte, Robert Hooke, Edmund Halley, og andre på hypsometry (præcis måling af højder); arbejde udført af Robert Boyle på gasser, og som Halley, George Hadley, og Jean Le Rond d ‘ Alembert den atmosfæriske cirkulation. I det næste århundrede (1750 -1850), termometre blev standardiseret, Benjamin Franklin undersøgt, lynnedslag, John Dalton lagde grunden til måling af fordampning og fugtighed, og Luke Howard, der er klassificeret skyer., Efter 1800 begyndte privatpersoner og offentlige institutioner at indsamle vejrobservationer.
Efter at den franske flåde blev beskadiget af en storm under krimkrigen (1853-56), alvorlige forsøg blev indledt i vesteuropa og Nordamerika til at indsamle vejrdata fra mange steder samtidigt ved hjælp af den nyligt opfundne (1837) telegraph. Udviklingen af pålidelige ure tillod kontinuerlig registrering af observationer. Kop – og trykanemometrene blev opfundet, og elektricitet blev udnyttet til at registrere instrumentlæsninger., Senere blev balloner, drager og fly brugt til at transportere vejrinstrumenter gennem troposfæren, det laveste lag af Jordens atmosfære, ind i stratosfæren, det næstlaveste atmosfæriske lag, som blev opdaget, navngivet og beskrevet kort efter 1900. Systematiske øvre luft observationer begyndte i 1920 ‘ erne efter udviklingen af batteridrevne radioer lys nok til at blive båret af balloner. Samlingen af øvre luftrapporter over store områder gav en mere fuldstændig beskrivelse af atmosfæren, herunder sådanne funktioner som jetstrømmen.,
termodynamik, udviklet fra midten af det 19.århundrede og fremefter, forudsat en vigtig komponent i det sæt af formler, der beskriver atmosfæriske bevægelser og transformationer. I løbet af århundredet fra 1850 til 1950 var synoptisk meteorologi den dominerende gren med en række mere grundlæggende fysiske principper, der erstattede spredte empiriske regler. Omkring 1920 Bergen skole, ledet af Vilhelm Bjerknes og hans søn Jacob, syntetiseret disse ideer i polar-front teori om cykloner, herunder centrale begreber såsom fronter, og luftmasser.,
moderne dynamisk meteorologi blev født i 1948, da det lykkedes Jule Charney at reducere de fulde dynamiske ligninger (først angivet af Vilhelm Bjerknes i 1904) til en enkel, men alligevel nyttig form. Den samtidige udvikling af den digitale computer sikret, at Charney ‘ s metode havde stor praktisk virkning, for det tillod vejrudsigter, der skal baseres på en omtrentlig løsning på den dynamiske ligninger som en funktion af tiden.
siden 1948 er teknologier til fjernbetjening af atmosfæren spredt., I 1950 var radaren blevet udviklet til det punkt, hvor den kunne bruges til at afgrænse skyer ved deres ophængte vanddråber og således indikere den indre struktur af storme, især tordenvejr. Fra midten af 1960 ‘ erne blev radarenheder, der måler Doppler-skiftet, også udviklet til at give hastighedsoplysninger. Efter 1960 begyndte satellitter at give detaljerede observationer af hele Jorden.,
Den første vedvarende statslige aktivitet i meteorologi i Usa kom i 1870, da Kongressen rettet hæren til at organisere en vejrtjeneste til at forudsige storme over de Store Søer og kyster. Efter to årtier under Signal Corps blev denne aktivitet overført til et nyt civilt Vejrbureau i Department of Agriculture, fordi landmændene var særligt bekymrede over prognoser for kommende vejr og langsigtede klimatendenser., Et halvt århundrede senere førte det voksende behov for luftfartøjer til hyppige observationer og kortsigtede prognoser til Præsidiets overførsel til Handelsministeriet. I 1965 Vejret Bureau blev en del af ny miljøteknologi Services Administration (ESSA), med klimatologi adskilt i de nye Miljømæssige Data Service (EDS); fem år senere ESSA var faldet, og bureau blev National Weather Service, en del af National Oceanic og Atmospheric Administration (NOAA).,
moderne meteorologi
feltet for meteorologi bliver i stigende grad edb og automatiseret, da forskere søger, hvordan man bedst kan bruge oversvømmelsen af observationer fra en lang række traditionelle og nye instrumenter. For eksempel er hurtig behandling af Doppler-radardata afgørende for at maksimere advarselstiden for tornadoer og andre alvorlige lokale vejrfænomener. Forberedelsen af observationer til brug i store numeriske globale prognosemodeller, “timestepping” af disse modeller og behandlingen af det resulterende output er for besværligt for andre end de mest kraftfulde computere., Udvikling af Worldorld .ide .eb har åbnet en helt ny vifte af muligheder for at formidle de resulterende data og prognose information på måder, der stadig udforskes.
Usa har investeret i vigtige nye generationer af at observere systemer, herunder WSR-88D (Vejr Surveillance Radar-1988, Doppler) radar netværk, tre-akse stabiliseret GÅR, og mikrobølgeovn sensorer i lavt kredsløb om Jorden. Aktive satellitsensorer, såsom scatterometeret, der kan måle vindhastigheder ved havets overflade, skubbes til driftsstatus., I mellemtiden bør fusionen af eksisterende datakilder ved hjælp af computerbaserede ordninger øge nytten af alle datakilder, Gamle og nye.
meget af denne information sendes rundt om i verden om det globale telekommunikationssystem, organiseret af Verdens Meteorologiske Organisation inden for begrænsninger på grund af kommercielle, nationale sikkerhed og logistiske overvejelser fra nogle lande. Til gengæld udvikler nogle få centre rundt om i verden store computermodelsimuleringer fra de observerede forhold og sender de resulterende vejrudsigter over netværket., To sådanne centre er de nationale centre for Miljøforudsigelse (Suitland, MD.) og Det Europæiske Center for mellemstore vejrudsigter (Bracknell, England).
en anden form for internationalt samarbejde ses i forskellige forskningsprogrammer. For eksempel søger det globale energi-og Vandudvekslingsprogram at udvikle observationer og teorier, der afslører cyklussen af energi og vand gennem Jordens atmosfære, oceaner, jordoverflade og kryosfære. Den tropiske Nedbørsmåling Mission er en fælles U. S.,- Japansk forskningssatellit lanceret i 1997 som en “flyvende regnmåler” over tropiske regioner. Et sådant internationalt samarbejde er afgørende for at tackle globale fænomener.
af George J. Huffman