meteorologie is de studie van de aardatmosfeer en de variaties in temperatuur-en vochtpatronen die verschillende weersomstandigheden veroorzaken. Enkele van de belangrijkste onderwerpen van de studie zijn verschijnselen als neerslag (regen en sneeuw), onweer, tornado ‘ s, orkanen en tyfoons.
het belang van meteorologische gebeurtenissen wordt op verschillende manieren gevoeld. Droogte leidt bijvoorbeeld tot watertekorten, schade aan gewassen, lage stroomsnelheden in rivieren en een verhoogd potentieel aan bosbranden., Bovendien kunnen deze effecten leiden tot beperkte verplaatsingen over rivieren, infiltratie van zoutwater in watervoerende en kustbaaien, stress op verschillende plant-en diersoorten, populatieverschuivingen, economische problemen en zelfs politieke onrust. De kritische impact van het weer op de menselijke activiteit heeft geleid tot de ontwikkeling van de onzekere wetenschap van de weersvoorspelling.
het woord meteorologie is afgeleid van het Griekse woord meteoron, dat verwijst naar elk fenomeen aan de hemel. Aristoteles ‘ Meteorologica (340 v.Chr.) betrof alle fenomenen boven de grond., Astronomie, inclusief de studie van meteoren, of “vallende sterren”, werd later een aparte discipline. De wetenschap van de meteorologie werd uiteindelijk beperkt tot de studie van de atmosfeer. Verschillende weerverschijnselen worden nog steeds aangeduid als “meteoren”, zoals hydrometeoren (vloeibaar of bevroren water — regen, sneeuw en sneeuwvlokken, wolken, mist), lithometeoren (droge deeltjes — zand, stof of rook), fotometeoren (optische verschijnselen — halo ‘s, mirages, regenbogen, corona’ s), en elektrometeoren (elektrische verschijnselen — bliksem, Saint Elmo ‘ s fire).,
moderne meteorologie richt zich voornamelijk op de typische waargenomen weerpatronen, waaronder onweersbuien, extratropische cyclonen, fronten, orkanen, tyfoons en verschillende tropische watergolven. Meteorologie wordt meestal beschouwd als het beschrijven en bestuderen van de fysieke basis voor individuele gebeurtenissen. Klimatologie beschrijft en bestudeert daarentegen de oorsprong van atmosferische patronen die in de loop van de tijd zijn waargenomen. Verschillende belangrijke fenomenen, zoals moessonen en de El Niño–Zuidelijke oscillatie, worden zowel in de meteorologie als in de klimatologie beschouwd omdat ze grote veranderingen vertonen op seizoensgebonden tijdschalen.,
Scope
De inspanning om de atmosfeer en zijn processen te begrijpen is gebaseerd op vele gebieden van wetenschap en techniek. De studie van atmosferische bewegingen wordt dynamische meteorologie genoemd. Het maakt gebruik van vergelijkingen die het gedrag van een samendrukbare vloeistof (lucht) op een roterende bol (de aarde) beschrijven. Een belangrijke complicatie in deze studie is het feit dat het water in de atmosfeer heen en weer verandert tussen vast, vloeibaar en gas op een zeer complexe manier. Deze veranderingen veranderen sterk de vergelijkingen die worden gebruikt in de dynamische meteorologie.,
fysische meteorologie, of atmosferische fysica, behandelt een aantal gespecialiseerde studiegebieden. Bijvoorbeeld, de studie van wolken en van de verschillende vormen van hydrometeoren omvat onderzoek naar het gedrag van water in de atmosfeer. De studie van stralingsoverdracht houdt zich bezig met de fundamentele energiebron die atmosferische processen drijft, namelijk zonnestraling, en de manieren waarop stralingsenergie in het algemeen wordt gebruikt en in de atmosfeer wordt afgevoerd., Andere gespecialiseerde disciplines behandelen verschijnselen met betrekking tot licht (atmosferische optica) en geluid (atmosferische akoestiek).
sommige takken van de meteorologie worden gedefinieerd in termen van de omvang van de onderzochte verschijnselen. Micrometeorologie is bijvoorbeeld vooral de studie van de kleinschalige interacties tussen het laagste niveau van de atmosfeer en de oppervlakken waarmee het in contact komt. Mesoscale meteorologie behandelt fenomenen van middelmaat – onweersbuien en alpene winden, bijvoorbeeld., Synoptic meteorology houdt zich bezig met grotere processen zoals hoge – en lagedruksystemen en hun fronten, en zo verder tot de studie van de totale atmosferische circulatie voor tijdschalen van enkele dagen. Weersvoorspelling, het voorspellende aspect van meteorologie, komt voort uit deze disciplines.
andere takken van meteorologie richten zich op verschijnselen op specifieke locaties, zoals equatoriale gebieden, de tropen, maritieme gebieden, kustgebieden, de polen en bergen. De bovenste atmosfeer wordt ook apart bestudeerd., Andere disciplines concentreren zich op het nemen van waarnemingen met bepaalde technologieën, waaronder radio, radar en kunstmatige satelliet. Computertechnologie wordt uitgebreid toegepast, waaronder numerieke weersvoorspelling, interactieve data-analyse en weergavesystemen.
het chemische gedrag van de atmosfeer, bestudeerd in de atmosferische chemie, heeft snel aan belang gewonnen als gevolg van onbedoelde veranderingen veroorzaakt door de mens in de moleculaire samenstelling van de atmosfeer., Veranderingen in ozon (en de ozonlaag) en kooldioxide-concentraties, en verhoogde niveaus van zure regen, zijn voorbij de status van lokale problemen om regionale of mondiale problemen geworden.
meteorologische studies worden uitgevoerd in combinatie met verschillende milieugerelateerde gebieden. Deze omvatten luchtvaart, landbouw, architectuur, ballistiek, ecologie, energieproductie, bosbouw, hydrologie, geneeskunde en oceanografie., Veel van deze gerelateerde velden hoeven alleen maar de effecten van het weer op een bepaalde tijd en plaats te bepalen, maar sommige — hydrologie en oceanografie, bijvoorbeeld — beïnvloeden ook meterologische gebeurtenissen door de atmosferische omstandigheden aan het aardoppervlak te wijzigen.ontwikkeling van de moderne meteorologie de oorsprong van de meteorologie ligt in kwalitatieve waarnemingen van het lokale weer en speculatie., Over het geheel genomen was Aristoteles ‘ werk de standaardreferentie in de oude en middeleeuwse periodes, totdat René Descartes, Galileo Galilei en anderen in het begin van de 17e eeuw speculatie begonnen te vervangen door instrumentale observaties. De noodzakelijke instrumenten voor het uitvoeren van deze metingen — de barometer, hygrometer en thermometer — werden ontwikkeld in de periode van ongeveer 1650 tot 1750., Overeenkomstige theoretische en experimentele werken omvatten Sir Isaac Newtons wetten van beweging, koeling en breking; het werk van Blaise Pascal, Edme Marriotte, Robert Hooke, Edmund Halley, en anderen over hypsometrie (precieze meting van hoogtes); het werk van Robert Boyle over gassen; en dat van Halley, George Hadley en Jean Le Rond d ‘ Alembert over atmosferische circulatie. In de volgende eeuw (1750 -1850) werden thermometers gestandaardiseerd, Benjamin Franklin bestudeerde bliksem, John Dalton legde de basis voor het meten van verdamping en vochtigheid, en Luke Howard geclassificeerd wolken., Na 1800 begonnen particulieren en openbare instellingen weerwaarnemingen te verzamelen.nadat de Franse vloot tijdens de Krim-oorlog (1853-1856) door een storm werd beschadigd, werden in West-Europa en Noord-Amerika serieuze pogingen ondernomen om gegevens over het weer van vele locaties gelijktijdig te verzamelen door middel van de onlangs uitgevonden Telegraaf (1837). De ontwikkeling van betrouwbare klokken maakte continue registratie van waarnemingen mogelijk. De cup-en drukanemometers werden uitgevonden en elektriciteit werd gebruikt om de meetwaarden van het instrument op te nemen., Later werden ballonnen, vliegers en vliegtuigen gebruikt om Weerinstrumenten door de troposfeer te vervoeren, de laagste laag van de atmosfeer van de aarde, naar de stratosfeer, de op een na laagste atmosferische laag, die kort na 1900 werd ontdekt, benoemd en beschreven. Systematische bovenluchtwaarnemingen begonnen in de jaren 1920 na de ontwikkeling van batterij-aangedreven radio ‘ s die licht genoeg waren om door ballonnen te worden gedragen. De verzameling van bovenluchtrapporten over grote gebieden gaf een vollediger beschrijving van de atmosfeer, met inbegrip van kenmerken zoals de straalstroom.,
thermodynamica, ontwikkeld vanaf het midden van de 19e eeuw, leverde een belangrijke component in de reeks formules die atmosferische bewegingen en transformaties beschrijven. Tijdens de eeuw van 1850 tot 1950 was de synoptische meteorologie de dominante tak, met een lichaam van meer fundamentele fysische principes die verspreide empirische regels vervangen. Rond 1920 synthetiseerde de Bergenschool, geleid door Vilhelm Bjerknes en zijn zoon Jacob, deze ideeën in de polaire-fronttheorie van cyclonen, inclusief sleutelconcepten zoals fronten en luchtmassa ‘ s.,moderne dynamische meteorologie werd geboren in 1948, toen Jule Charney erin slaagde om de volledige dynamische vergelijkingen (voor het eerst gesteld door Vilhelm Bjerknes in 1904) te reduceren tot een eenvoudige maar nuttige vorm. De gelijktijdige ontwikkeling van de digitale computer zorgde ervoor dat Charney ‘ s methode een grote praktische impact had, omdat het weervoorspellingen mogelijk maakte op basis van een benaderende oplossing voor de dynamische vergelijkingen als functie van de tijd.sinds 1948 zijn er steeds meer technologieën voor teledetectie van de atmosfeer., Tegen 1950 was de radar zo ontwikkeld dat hij kon worden gebruikt om wolken af te bakenen door hun zwevende waterdruppels en zo de interne structuur van stormen, met name onweersbuien, aan te geven. Vanaf het midden van de jaren zestig werden radareenheden ontwikkeld die de dopplerverschuiving meten om ook snelheidsinformatie te leveren. Na 1960, satellieten begonnen met het verstrekken van gedetailleerde waarnemingen van de hele aarde.,de eerste aanhoudende activiteit van de overheid in de meteorologie in de Verenigde Staten kwam in 1870, toen het Congres het leger opdracht gaf een weerdienst te organiseren om stormen over de Grote Meren en de kusten te voorspellen. Na twee decennia onder het Signal Corps, werd deze activiteit overgebracht naar een nieuwe civiele weer Bureau in het Ministerie van landbouw, omdat de boeren waren vooral bezig met de voorspellingen van de komende weer en de lange termijn klimaattrends., Een halve eeuw later leidde de groeiende behoefte van vliegers aan frequente observaties en korte termijn voorspellingen tot de overdracht van het bureau aan het Ministerie van Handel. In 1965 werd het weerbureau onderdeel van de nieuwe Environmental Science Services Administration (ESSA), waarbij klimatologie werd opgesplitst in de nieuwe Environmental Data Service (EDS); vijf jaar later werd ESSA opgeheven en werd het bureau de National Weather Service, een onderdeel van de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).,
hedendaagse meteorologie
het gebied van de meteorologie wordt steeds meer geautomatiseerd en geautomatiseerd naarmate wetenschappers zoeken naar de beste manier om de vloed van observaties van een grote verscheidenheid aan traditionele en nieuwe instrumenten te gebruiken. Snelle verwerking van dopplerradar-gegevens is bijvoorbeeld cruciaal om de waarschuwingstijd voor tornado ‘ s en andere ernstige lokale Weersverschijnselen te maximaliseren. De voorbereiding van observaties voor gebruik in grote numerieke globale prognosemodellen, de “timestepping” van deze modellen en de verwerking van de resulterende output zijn te omslachtig voor alle, maar de meest krachtige computers., De ontwikkeling van het World Wide Web heeft een hele reeks nieuwe mogelijkheden geopend voor de verspreiding van de resulterende gegevens en voorspellingsinformatie op manieren die nog worden onderzocht.de Verenigde Staten hebben geïnvesteerd in belangrijke nieuwe generaties observatiesystemen, waaronder het WSR-88D (Weather Surveillance Radar-1988, Doppler) radarnetwerk, drieassige gestabiliseerde GOES en microgolfsensoren in een lage baan om de aarde. Actieve satellietsensoren, zoals de scatterometer, die de windsnelheden aan het oceaanoppervlak kan meten, worden naar operationele status gebracht., Ondertussen zou de samenvoeging van bestaande gegevensbronnen met behulp van computergestuurde systemen het nut van alle gegevensbronnen, zowel oude als nieuwe, moeten vergroten.
veel van deze informatie wordt over de hele wereld verspreid via het wereldwijde telecommunicatiesysteem, dat door de Wereld Meteorologische Organisatie wordt georganiseerd binnen beperkingen als gevolg van commerciële, nationale veiligheids-en logistieke overwegingen door sommige landen. Op hun beurt ontwikkelen een paar centra over de hele wereld grote computersimulaties van de waargenomen omstandigheden en sturen de resulterende weersvoorspellingen over het netwerk., Twee dergelijke centra zijn de nationale centra voor Milieuvoorspelling (Suitland, Md.) en het European Centre for Medium-Range Weather Forecasting (Bracknell, Engeland).
een andere vorm van internationale samenwerking wordt gezien in verschillende onderzoeksprogramma ‘ s. Het Global Energy and Water Exchange Program wil bijvoorbeeld observaties en theorieën ontwikkelen over de cyclus van energie en water door de atmosfeer, oceanen, landoppervlak en cryosfeer van de aarde. De tropische regenval Meetmissie is een gezamenlijke U. S.,- Japanse onderzoekssatelliet gelanceerd in 1997 als een “vliegende regenmeter” over tropische gebieden. Dergelijke internationale samenwerking is van cruciaal belang voor de aanpak van mondiale verschijnselen.
door George J. Huffman