a meteorológia a Föld légkörének, valamint a különböző időjárási viszonyokat előidéző hőmérsékleti és nedvességminták változásainak tanulmányozása. A kutatás főbb témái közé tartoznak a csapadék (eső és hó), zivatarok, tornádók, hurrikánok és tájfunok.
a meteorológiai események fontossága különböző módon érezhető. A szárazság például vízhiányt, növénykárosítást, alacsony folyóáramlást és nagyobb futótűzpotenciált eredményez., Ezen túlmenően ezek a hatások korlátozhatják a folyami utazást, a tengervíz beszivárgását a víztartó rétegekbe és a part menti öblökbe, a különböző növény-és állatfajokra gyakorolt stresszt, a népességváltozást, a gazdasági nehézségeket, sőt a politikai nyugtalanságot is. Az időjárás emberi tevékenységre gyakorolt kritikus hatása az időjárás-előrejelzés bizonytalan tudományának kialakulásához vezetett.
a meteorológia szó a görög meteoron szóból származik, amely az ég bármely jelenségére utal. Arisztotelész Meteorológiája (I.e. 340) a föld feletti összes jelenségre vonatkozott., A csillagászat, beleértve a meteorok vagy a “lövöldözős csillagok” tanulmányozását, később külön tudományággá vált. A meteorológia tudománya végül a légkör tanulmányozására korlátozódott. Különböző időjárási jelenségek még a továbbiakban a “meteor”, mint hydrometeors (folyékony vagy fagyott víz — eső, hó, hópelyhek, felhők, köd), lithometeors (száraz részecskék — homok, por vagy füst), photometeors (optikai jelenségek — glória, délibáb, szivárvány, coronas), valamint electrometeors (elektromos jelenségek — villám, Szent Elmo tüze).,
a Modern meteorológia amely elsősorban a jellemző időjárás megfigyelhető, beleértve a zivatarok, extratropical ciklonok, fronton, hurrikánok, tájfunok, valamint a különböző trópusi hullámok. A meteorológiát általában úgy tekintik, hogy leírja és tanulmányozza az egyes események fizikai alapját. Ezzel szemben a klimatológia leírja és tanulmányozza az idővel megfigyelt légköri minták eredetét. Számos fontos jelenséget, például a monszunokat és az El NiñO–Déli oszcillációt figyelembe vesznek mind a meteorológiában, mind a klimatológiában, mivel szezonális időméretekben nagy változásokat mutatnak.,
Scope
a légkör és folyamatainak megértésére irányuló erőfeszítés a tudomány és a mérnöki tudományok számos területére támaszkodik. A légköri mozgások tanulmányozását dinamikus meteorológiának nevezik. Olyan egyenleteket használ, amelyek leírják a összenyomható folyadék (levegő) viselkedését egy forgó gömbön (a Földön). A tanulmány egyik fontos szövődménye, hogy a légkörben lévő víz oda-vissza változik a szilárd, folyékony és gáz között nagyon összetett módon. Ezek a változások nagymértékben módosítják a dinamikus meteorológiában használt egyenleteket.,
a fizikai meteorológia vagy a légköri fizika számos speciális tanulmányi területtel foglalkozik. Például a felhők és a hidrometeorok különböző formáinak vizsgálata magában foglalja a víz légkörbe való viselkedésének vizsgálatát. A radiatív transzfer vizsgálata a légköri folyamatokat, nevezetesen a napsugárzást kiváltó alapvető energiaforrás, valamint a sugárzó energia általános felhasználásának és eloszlásának módjai a légkörben., Más szakterületek a fény (légköri optika) és a hang (légköri akusztika) jelenségeivel foglalkoznak.
a meteorológia egyes ágait a vizsgált jelenségek nagysága határozza meg. Például a mikrometeorológia elsősorban a légkör legalacsonyabb szintje és az érintkezésbe kerülő felületek közötti kis léptékű kölcsönhatások vizsgálata. A mezoszkópiai meteorológia a közepes méretű jelenségekkel foglalkozik-például zivatarokkal és hegyi szelekkel., A szinoptikus meteorológia olyan nagyobb folyamatokkal foglalkozik, mint a nagy – és kisnyomású rendszerek, valamint azok frontjai, és így tovább a légköri keringés néhány napos időtartamú vizsgálatáig. Az időjárás-előrejelzés, a meteorológia prediktív aspektusa ezekből a tudományágakból származik.
a meteorológia más ágai a jelenségekre összpontosítanak bizonyos helyeken, például Egyenlítői területeken, a trópusokon, a tengeri régiókban, a part menti területeken, a pólusokon és a hegyeken. A felső légkört külön is tanulmányozzák., Más tudományágak arra koncentrálnak, hogy megfigyeléseket végezzenek bizonyos technológiákkal, beleértve a rádiót, a radart és a mesterséges műholdakat. A számítógépes technológiát széles körben alkalmazzák, beleértve a numerikus időjárás-előrejelzést, az interaktív adatelemzést és a megjelenítő rendszereket.
a légkör kémiai viselkedése, amelyet a légköri kémiában tanulmányoztak, gyorsan népszerűvé vált az emberek által a légkör molekuláris összetételében okozott véletlen változások miatt., Az ózon (és az ózonréteg) és a szén-dioxid-koncentráció változásai, valamint a savas eső szintjének emelkedése túlmutatott a helyi problémák helyzetén, hogy regionális vagy globális kérdésekké váljanak.
A meteorológiai vizsgálatokat több környezettudatos területtel együtt végzik. Ezek közé tartozik a repüléstechnika, a mezőgazdaság, az építészet, a ballisztika, az ökológia, az energiatermelés, az erdészet, a hidrológia, az orvostudomány és az oceanográfia., Sok ilyen kapcsolódó területen egyszerűen meg kell határozni az időjárás hatásait egy adott időpontban és helyen, de néhány — hidrológia és oceanográfia, például — is befolyásolja a meterológiai események módosításával légköri viszonyok a Föld felszínén.
a modern meteorológia fejlődése
a meteorológia eredete a helyi időjárás és a spekuláció kvalitatív megfigyeléseiben rejlik., Összességében Arisztotelész munkája volt a standard referencia az ókori és középkori időszakokban, amíg Renà © Descartes, Galileo Galilei, mások kezdték helyettesíteni spekuláció instrumentális megfigyelések a 17. század elején. A mérések elvégzéséhez szükséges eszközöket — barométert, higrométert és hőmérőt-1650 és 1750 között fejlesztették ki., Megfelelő elméleti, mind a kísérleti munka tartalmazza Sir Isaac Newton mozgástörvényei, hűtés, valamint a fénytörés; a munka, Blaise Pascal, Edme Marriotte, Robert Hooke, Edmund Halley, mások a hypsometry (a pontos mérési magasságban); a munka, Robert Boyle, a gázok; valamint, hogy a Halley, George Hadley, valamint Jean Le Rond d’Alembert a légköri forgalomba. A következő században (1750-1850) a hőmérőket szabványosították, Benjamin Franklin villámlást tanult, John Dalton megalapozta a párolgás és a páratartalom mérését, Luke Howard pedig a felhőket osztályozta., 1800 után magánszemélyek és közintézmények kezdtek időjárási megfigyeléseket gyűjteni.
miután a francia flottát a krími háború idején (1853-56) vihar károsította, komoly kísérleteket kezdeményeztek Nyugat-Európában és Észak-Amerikában, hogy a közelmúltban feltalált (1837) távíró segítségével egyidejűleg több helyről gyűjtsenek időjárási adatokat. A megbízható órák kifejlesztése lehetővé tette a megfigyelések folyamatos rögzítését. A csészét és a nyomás anemométereket feltalálták, az elektromosságot pedig a műszer leolvasásának rögzítésére használták fel., Később léggömböket, sárkányokat és repülőgépeket használtak időjárási eszközök szállítására a Troposzférán, a Föld légkörének legalacsonyabb rétegén keresztül, a sztratoszférába, a második legalacsonyabb légköri rétegbe, amelyet felfedeztek, elneveztek, és röviddel 1900 után leírtak. Rendszeres felső-levegő megfigyelések kezdődött az 1920-as években, miután a fejlesztési elemes rádió elég fény által lufi. A felső-levegő jelentések nagy területeken történő összegyűjtése teljesebb leírást adott a légkörről, beleértve az olyan jellemzőket is, mint a sugáráram.,
a 19. század közepétől kifejlesztett termodinamika a légköri mozgásokat és átalakulásokat leíró képletek halmazának egyik fő alkotóeleme volt. Század folyamán 1850-től 1950-ig a szinoptikus meteorológia volt a domináns ág, a szétszórt empirikus szabályokat felváltó több alapvető fizikai elvű testtel. 1920 körül a Vilhelm Bjerknes és fia, Jacob által vezetett Bergen iskola ezeket az elképzeléseket a ciklonok poláris frontelméletébe szintetizálta, beleértve olyan kulcsfontosságú fogalmakat, mint a frontok és a légtömegek.,
a Modern dinamikus meteorológia 1948-ban született, amikor Jule Charney sikeresen csökkentette a teljes dinamikus egyenleteket (először Vilhelm Bjerknes állította 1904-ben) egy egyszerű, mégis hasznos formára. A digitális számítógép egyidejű fejlesztése biztosította, hogy Charney módszere nagy gyakorlati hatást gyakoroljon, mivel lehetővé tette, hogy az időjárás-előrejelzés a dinamikai egyenletek hozzávetőleges megoldásán alapuljon az idő függvényében.
1948 óta a légkör távérzékelésére szolgáló technológiák elterjedtek., 1950-re radart fejlesztettek ki arra a pontra, ahol fel lehet használni a felhők lebegő vízcseppek általi ábrázolására, így jelezve a viharok, különösen a zivatarok belső szerkezetét. Az 1960-as évek közepétől a Doppler-eltolódást mérő radaregységeket fejlesztettek ki a sebességinformáció biztosítására is. 1960 után a műholdak részletes megfigyeléseket kezdtek az egész földről.,
az Egyesült Államokban az első tartós kormányzati tevékenység a meteorológiában 1870-ben jött létre, amikor a kongresszus arra utasította a hadsereget, hogy szervezzen meteorológiai szolgálatot a nagy-tavak és partok viharainak előrejelzésére. Két évtized után a Signal Corps alatt ez a tevékenység átkerült a Mezőgazdasági Minisztérium új Polgári időjárási irodájába, mivel a gazdálkodókat különösen aggasztotta a közelgő időjárási és hosszú távú éghajlati tendenciák előrejelzése., Fél évszázaddal később a gyakori megfigyelésekhez és rövid távú előrejelzésekhez szükséges aviatorok egyre növekvő igénye vezetett ahhoz, hogy az iroda átkerüljön a kereskedelmi Minisztériumba. 1965-ben a Meteorológiai része lett az új Környezetvédelmi Tudomány Services Administration (ESSA), a klímakutató külön be az új Környezetvédelmi adatszolgáltatás (EDS); öt évvel később ESSA ejtették, illetve az elnökség vált az Országos Meteorológiai Szolgálat, egy része a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).,
a Modern Meteorológia
A mező meteorológiai egyre inkább számítógépes, illetve automatizált, mint a tudósok keresik, hogyan lehet a legjobban használni az árvíz megfigyelések a sokféle hagyományos, illetve új eszközök. Például a Doppler radaradatok gyors feldolgozása elengedhetetlen a tornádók és más súlyos helyi időjárási jelenségek figyelmeztető idejének maximalizálásához. A nagy numerikus globális előrejelzési modellekben való felhasználásra vonatkozó megfigyelések előkészítése, ezeknek a modelleknek az” időmérése”, valamint a kapott kimenet feldolgozása túl fáradságos minden, de a legerősebb számítógép számára., A World Wide Web fejlesztése teljesen új lehetőségeket nyitott meg az eredményül kapott adatok és az előrejelzett információk olyan módon történő terjesztésére, amelyet még feltárnak.
Az Egyesült Államokban fektetett fontos új generáció a megfigyelő rendszerek, beleértve a WSR-88D (Időjárás Radar-1988, Doppler) radar hálózat, három-tengely stabilizált MEGY, pedig a mikrohullámú érzékelők alacsony Föld körüli pályára. Az aktív műholdas érzékelőket, például a szórásmérőt, amely képes mérni a szélsebességet az óceán felszínén, működési állapotba helyezik., Eközben a meglévő adatforrások számítógépes rendszerek felhasználásával történő egyesülésének növelnie kell az összes adatforrás hasznosságát, a régit és az újat.
Sok információ jut el a világ a Globális Távközlési Rendszer által szervezett, a Meteorológiai világszervezet belül megszorítások miatt kereskedelmi, nemzetbiztonsági, illetve logisztikai megfontolások egyes országokban. A világ néhány központja viszont nagy számítógépes modellszimulációkat dolgoz ki a megfigyelt körülményekből, majd elküldi a kapott időjárás-előrejelzéseket a hálózaton keresztül., Két ilyen központ a Nemzeti Környezetvédelmi előrejelzési központok (Suitland, Md.) és az Európai középtávú időjárás-előrejelző Központ (Bracknell, Anglia).
a nemzetközi együttműködés egy másik formája látható a különböző kutatási programokban. A globális energia – és vízcsere Program például olyan megfigyelések és elméletek kidolgozására törekszik, amelyek feltárják az energia és a víz körforgását a Föld légkörén, óceánjain, földfelszínén és krioszféráján keresztül. A trópusi csapadékmérő misszió egy közös USA.,- A japán kutatási műhold 1997-ben “repülő esőmérőként” indult a trópusi régiók felett. Az ilyen nemzetközi együttműködés kulcsfontosságú a globális jelenségek kezelésében.
írta: George J. Huffman