Meteorologie - Meteorology

Meteorologie je oborem atmosférických věd (mezi něž patří chemie atmosféry a fyzika atmosféry ), s hlavním zaměřením na předpovídání počasí . Studium meteorologie se datuje tisíciletí , ačkoli významný pokrok v meteorologii začal až v 18. století. V 19. století došlo v této oblasti k mírnému pokroku poté, co se v širokých oblastech vytvořily sítě pro pozorování počasí . Předchozí pokusy o předpověď počasí závisely na historických datech. Až po objasnění fyzikálních zákonů a konkrétněji po vývoji počítače, který umožnil automatizované řešení mnoha rovnic, které modelují počasí, v druhé polovině 20. století došlo k významným průlomům v počasí bylo dosaženo předpovědí. Důležitým odvětvím předpovědi počasí je předpověď počasí na moři, protože souvisí s námořní a pobřežní bezpečností, přičemž efekty počasí zahrnují také atmosférické interakce s velkými vodními plochami.

Meteorologické jevy jsou pozorovatelné meteorologické jevy, které jsou vysvětleny vědou o meteorologii. Meteorologické jevy jsou popsány a kvantifikovány pomocí proměnných zemské atmosféry : teploty , tlaku vzduchu , vodní páry , hmotnostního toku a variací a interakcí těchto proměnných a toho, jak se v průběhu času mění. K popisu a předpovědi počasí na místní, regionální a globální úrovni se používají různá prostorová měřítka .

Meteorologie, klimatologie , fyzika atmosféry a chemie atmosféry jsou subdisciplíny věd o atmosféře . Meteorologie a hydrologie tvoří interdisciplinární obor hydrometeorologie . Interakce mezi zemskou atmosférou a jejími oceány jsou součástí spřaženého systému oceán-atmosféra. Meteorologie má uplatnění v mnoha různých oblastech, jako je armáda , energetika , doprava , zemědělství a stavebnictví .

Slovo meteorologie pochází ze starořeckého μετέωρος metéōros ( meteor ) a -λογία -logia ( -(o) logy ), což znamená „studium věcí vysoko ve vzduchu“.

Dějiny

Parhelion (sundog) v Savojsku

Schopnost předpovídat deště a povodně na základě ročních cyklů lidé evidentně využívali alespoň od doby zemědělského osídlení, ne -li dříve. Rané přístupy k předpovídání počasí vycházely z astrologie a praktikovali je kněží. Klínovité nápisy na babylonských tabulkách obsahovaly asociace mezi hromem a deštěm. Tyto Chaldeans rozlišeny na 22 ° a 46 ° svatozáře .

Starověké indické upanišady obsahují zmínky o oblacích a ročních obdobích . Samaveda zmiňuje oběti, které mají být provedeny, když byly zaznamenány určité jevy. Varāhamihirovo klasické dílo Brihatsamhita , napsané kolem roku 500 n. L. , Poskytuje důkaz o pozorování počasí.

V roce 350 př. N. L. Napsal Aristoteles meteorologii . Aristoteles je považován za zakladatele meteorologie. Jedním z nejpůsobivějších úspěchů popsaných v meteorologii je popis toho, co je nyní známé jako hydrologický cyklus .

Kniha De Mundo (složená před 250 př. N. L. Nebo mezi 350 a 200 př. N. L.) Uvádí:

Pokud je blikající tělo zapáleno a prudce spěchá na Zemi, nazývá se to blesk; je -li to jen polovina ohně, ale také násilná a masivní, nazývá se to meteor ; pokud je zcela bez ohně, nazývá se to kouřící šroub. Všem se říká „sklápěcí šrouby“, protože se snesou dolů na Zemi. Blesk je někdy kouřový a pak se mu říká „doutnající blesk“; někdy se rychle šíří a pak je prý živý . Jindy se pohybuje v křivolakých čarách a říká se mu rozeklaný blesk . Když na někoho dopadne objektu se říká „prudký blesk“.

Řecký vědec Theophrastus sestavil knihu o předpovědi počasí, nazvaný Book of Signs . Theophrastova práce zůstala dominantním vlivem při studiu počasí a předpovídání počasí téměř 2 000 let. V roce 25 n. L. Pomponius Mela , geograf Římské říše , formalizoval systém klimatických zón. Podle Toufica Fahda, kolem 9. století, Al-Dinawari napsal Kitab al-Nabat ( Kniha rostlin ), ve které se zabývá aplikací meteorologie na zemědělství během Arabské zemědělské revoluce . Popisuje meteorologický charakter oblohy, planety a souhvězdí , slunce a měsíc , měsíční fáze udávající roční období a déšť, anwa ( nebeská tělesa deště) a atmosférické jevy jako vítr, hrom, blesky, sníh, povodně údolí, řeky, jezera.

Počáteční pokusy o předpovídání počasí často souvisely s proroctvím a věštěním a někdy byly založeny na astrologických představách. Admirál FitzRoy se pokusil oddělit vědecké přístupy od prorockých.

Výzkum vizuálních atmosférických jevů

Soumrak na pláži Baker

Ptolemaios psal o atmosférickém lomu světla v kontextu astronomických pozorování. V roce 1021 Alhazen ukázal, že atmosférický lom je také zodpovědný za soumrak ; odhadl, že soumrak začíná, když je slunce 19 stupňů pod horizontem , a také na základě toho geometrického určení odhadl maximální možnou výšku zemské atmosféry na 52 000 passimů (asi 49 mil neboli 79 km).

Svatý Albert Veliký jako první navrhl, aby každá kapka padajícího deště měla podobu malé koule, a že tato forma znamenala, že duha byla vytvářena světlem, které interagovalo s každou dešťovou kapkou. Roger Bacon byl první, kdo vypočítal úhlovou velikost duhy. Uvedl, že duhový vrchol se nemůže objevit výše než 42 stupňů nad horizontem. Na konci 13. století a na počátku 14. století byli Kamāl al-Dīn al-Fārisī a Theodoric z Freibergu první, kdo poskytl správná vysvětlení primárního fenoménu duhy . Theoderic šel dále a také vysvětlil sekundární duhu. V roce 1716 Edmund Halley navrhl, že polární záře je způsobena „magnetickou efluvií“ pohybující se podél čar magnetického pole Země .

Přístroje a klasifikační stupnice

Hemisférický pohárkový anemometr

V roce 1441, král Sejong syn, princ Munjong Koreje, vynalezl první standardizovaný srážkoměr . Ty byly v průběhu poslal Joseon dynastie z Koreje jako oficiální nástroj k posouzení pozemkové daně založené na potenciální sklizeň zemědělce. V roce 1450 vyvinul Leone Battista Alberti anemometr s výkyvnou deskou a byl známý jako první anemometr . V roce 1607 sestrojil Galileo Galilei termoskop . V roce 1611 napsal Johannes Kepler první vědecké pojednání o sněhových krystalech: „Strena Seu de Nive Sexangula (novoroční dárek šestihranného sněhu)“. V roce 1643 vynalezl Evangelista Torricelli rtuťový barometr . V roce 1662 Sir Christopher Wren vynalezl mechanický, samovyprazdňovací, sklápěcí lopatkový srážkoměr. V roce 1714 vytvořil Gabriel Fahrenheit spolehlivou stupnici pro měření teploty rtuťovým teploměrem. V roce 1742 Anders Celsius , švédský astronom, navrhl teplotní stupnici „Celsia“, předchůdce současné Celsiovy stupnice. V roce 1783 předvedl Horace-Bénédict de Saussure první vlasový vlhkoměr . V letech 1802–1803 napsal Luke Howard O úpravě mraků , ve kterém přiřazuje cloudovým typům latinská jména. V roce 1806 Francis Beaufort představil svůj systém pro klasifikaci rychlostí větru . Blízko konce 19. století byly publikovány první cloudové atlasy , včetně Mezinárodního cloudového atlasu , který od té doby zůstává v tisku. Vypuštění první úspěšné meteorologické družice v dubnu 1960 , TIROS-1 , znamenalo začátek věku, kdy byly informace o počasí celosvětově dostupné.

Výzkum složení atmosféry

V roce 1648 Blaise Pascal znovu objevil, že atmosférický tlak klesá s výškou, a dovodil, že nad atmosférou je vakuum. V roce 1738 vydal Daniel Bernoulli Hydrodynamiku , která zahájila kinetickou teorii plynů a stanovila základní zákony pro teorii plynů. V roce 1761 Joseph Black zjistil, že led při tání absorbuje teplo, aniž by měnil svoji teplotu. V roce 1772 objevil Blackův student Daniel Rutherford dusík , který nazýval flogistikovaným vzduchem , a společně vyvinuli teorii flogistonu . V roce 1777 Antoine Lavoisier objevil kyslík a vyvinul vysvětlení pro spalování. V roce 1783 v Lavoisierově eseji „Reflexe sur le phlogistique“ odsuzuje flogistonovou teorii a navrhuje kalorickou teorii . V roce 1804 Sir John Leslie pozoroval, že matný černý povrch vyzařuje teplo účinněji než leštěný povrch, což naznačuje důležitost záření černého tělesa . V roce 1808 John Dalton obhajoval kalorickou teorii v A New System of Chemistry a popsal, jak se kombinuje s hmotou, zejména plyny; navrhl, aby se tepelná kapacita plynů nepřímo měnila s atomovou hmotností . V roce 1824 Sadi Carnot analyzoval účinnost parních strojů pomocí kalorické teorie; rozvinul pojem reverzibilního procesu a v postulaci, že nic takového v přírodě neexistuje, položil základ pro druhý termodynamický zákon .

Výzkum cyklonů a proudění vzduchu

Obecná cirkulace zemské atmosféry: Západní a pasáty jsou součástí atmosférické cirkulace Země.

V roce 1494 Kryštof Kolumbus zažil tropický cyklón, což vedlo k prvnímu písemnému evropskému popisu hurikánu. V roce 1686 Edmund Halley představil systematickou studii pasátů a monzunů a za příčinu atmosférických pohybů označil sluneční ohřev. V roce 1735, An ideál vysvětlení globálního oběhu přes studii o pasáty napsal George Hadley . V roce 1743, kdy Benjaminovi Franklinovi bránilo vidět zatmění Měsíce hurikán , rozhodl, že se cyklóny pohybují opačně než větry na jejich okraji. Pochopení kinematiky toho, jak přesně rotace Země ovlivňuje proudění vzduchu, bylo zpočátku částečné. Gaspard-Gustave Coriolis publikoval v roce 1835 článek o energetické výtěžnosti strojů s rotujícími částmi, jako jsou vodní kola. V roce 1856 navrhl William Ferrel existenci cirkulačního článku ve středních zeměpisných šířkách a vzduch uvnitř byl vychýlen Coriolisovou silou, což mělo za následek převládající západní vítr. Koncem 19. století byl pohyb vzdušných hmot po izobarách chápán jako důsledek rozsáhlé interakce síly gradientu tlaku a vychylovací síly. V roce 1912 byla tato vychylovací síla pojmenována Coriolisův efekt. Těsně po první světové válce skupina norských meteorologů vedená Vilhelmem Bjerknesem vyvinula norský cyklónový model, který vysvětluje generování, zesílení a konečný rozpad (životní cyklus) cyklonů střední šířky a představil myšlenku front , tj. , ostře definované hranice mezi vzdušnými masami . Do této skupiny patřili Carl-Gustaf Rossby (který jako první vysvětlil atmosférický tok ve velkém měřítku z hlediska dynamiky tekutin ), Tor Bergeron (který jako první určil, jak se tvoří déšť) a Jacob Bjerknes .

Pozorovací sítě a předpovědi počasí

Cloudová klasifikace podle nadmořské výšky výskytu

Tuto „Hyetografickou nebo dešťovou mapu světa“ poprvé publikoval 1848 Alexander Keith Johnston .

Tato „Hyetografická nebo dešťová mapa Evropy“ byla také vydána v roce 1848 jako součást „Fyzického atlasu“.

Na konci 16. století a v první polovině 17. století byla vynalezena řada meteorologických přístrojů - teploměr , barometr , hustoměr a také měřiče větru a deště. V padesátých letech 16. století začali přírodní filozofové používat tyto nástroje k systematickému zaznamenávání pozorování počasí. Vědecké akademie založily meteorologické deníky a organizovaly pozorovací sítě. V roce 1654 založil Ferdinando II de Medici první síť pro pozorování počasí , kterou tvořily meteorologické stanice ve Florencii , Cutiglianu , Vallombrose , Bologni , Parmě , Miláně , Innsbrucku , Osnabrücku , Paříži a Varšavě . Shromážděná data byla v pravidelných časových intervalech odesílána do Florencie. V roce 1660 Robert Hooke z Královské společnosti v Londýně sponzoroval sítě pozorovatelů počasí. Hippokratův traktát Vysílání, Vody a Místa spojoval počasí s nemocí. Časní meteorologové se tedy pokusili dát do souvislosti vzorce počasí s epidemickými epidemiemi a klima s veřejným zdravím.

Během doby osvícení se meteorologie pokusila racionalizovat tradiční povětrnostní tradice, včetně astrologické meteorologie. Existovaly však také pokusy o teoretické pochopení povětrnostních jevů. Edmond Halley a George Hadley se pokusili vysvětlit pasáty . Usoudili, že stoupající hmotnost ohřátého vzduchu z rovníku je nahrazena přílivem chladnějšího vzduchu z vysokých zeměpisných šířek. Tok teplého vzduchu ve vysoké výšce od rovníku k pólům zase vytvořil raný obraz oběhu. Frustrace z nedostatku disciplíny mezi pozorovateli počasí a špatná kvalita nástrojů vedla rané moderní národní státy k organizaci velkých pozorovacích sítí. Do konce 18. století měli tedy meteorologové přístup k velkému množství spolehlivých údajů o počasí. V roce 1832 vytvořil baron Schilling elektromagnetický telegraf . Příchod elektrického telegrafu v roce 1837 poskytl poprvé praktickou metodu pro rychlé shromažďování pozorování počasí na povrchu ze širokého okolí.

Tato data by mohla být použita k výrobě map stavu atmosféry pro oblast poblíž zemského povrchu a ke studiu toho, jak se tyto stavy vyvíjely v čase. Provádění častých předpovědí počasí na základě těchto údajů vyžadovalo spolehlivou síť pozorování, ale až v roce 1849 začala Smithsonian Institution zřizovat pozorovací síť napříč Spojenými státy pod vedením Josepha Henryho . V této době byly v Evropě zřízeny podobné pozorovací sítě. Reverend William Clement Ley byl klíčem k pochopení cirrusových mraků a raných chápání Jet Streams . Charles Kenneth Mackinnon Douglas , známý jako „CKM“ Douglas, četl po jeho smrti Leyovy noviny a pokračoval v rané studii meteorologických systémů. Vědci z meteorologie devatenáctého století čerpali spíše z vojenského nebo lékařského prostředí, než aby byli vyškoleni jako oddaní vědci. V roce 1854 vláda Spojeného království jmenovala Roberta FitzRoye do nového úřadu meteorologického statistika v Board of Trade s úkolem shromažďovat pozorování počasí na moři. Kancelář FitzRoy se stala v roce 1854 Spojeným královským meteorologickým úřadem , druhou nejstarší národní meteorologickou službou na světě ( Ústřední instituce pro meteorologii a geodynamiku (ZAMG) v Rakousku byla založena v roce 1851 a je nejstarší meteorologickou službou na světě). První denní předpovědi počasí provedené FitzRoyovou kanceláří byly publikovány v novinách The Times v roce 1860. Následující rok byl zaveden systém zvedání výstražných kuželů před bouřkami v hlavních přístavech, když se očekávala vichřice.

Během příštích 50 let zavedlo mnoho zemí národní meteorologické služby. India Meteorological Department (1875) byla založena za účelem sledování tropický cyklón a monzun . Finská meteorologická centrála (1881) byla vytvořena z části Magnetické observatoře Helsinské univerzity . Japonská tokijská meteorologická observatoř, předchůdce Japonské meteorologické agentury , začala s konstrukcí povrchových povětrnostních map v roce 1883. Americký meteorologický úřad (1890) byl zřízen pod americkým ministerstvem zemědělství . Australian Bureau of Meteorology (1906) byla zřízena zákonem o meteorologii sjednotit stávající státní meteorologické služby.

Numerická předpověď počasí

Meteorolog na konzole IBM 7090 ve společné numerické předpovědi počasí. C. 1965

V roce 1904 norský vědec Vilhelm Bjerknes poprvé ve svém příspěvku Předpověď počasí jako problém v mechanice a fyzice tvrdil , že by mělo být možné předpovídat počasí z výpočtů na základě přírodních zákonů .

Až později ve 20. století pokroky v chápání fyziky atmosféry vedly k založení moderní numerické předpovědi počasí . V roce 1922 publikoval Lewis Fry Richardson „Předpověď počasí numerickým procesem“, poté, co našel poznámky a odvozeniny, na kterých pracoval jako řidič sanitky v první světové válce. Popsal, jak by mohly být zanedbány malé termíny v rovnicích prognostické dynamiky tekutin, které řídí atmosférický tok a schéma numerického výpočtu, které by bylo možné navrhnout tak, aby umožňovalo předpovědi. Richardson si představil velké hlediště tisíců lidí, kteří provádějí výpočty. Naprostý počet požadovaných výpočtů byl však příliš velký na to, aby byl proveden bez elektronických počítačů, a velikost mřížky a časové kroky použité ve výpočtech vedly k nerealistickým výsledkům. Ačkoli numerická analýza později zjistila, že to bylo kvůli numerické nestabilitě .

Počínaje padesátými léty byly numerické předpovědi s počítači proveditelné. První předpovědi počasí odvozené tímto způsobem používaly barotropní (single-vertical-level) modely a dokázaly úspěšně předpovědět pohyb ve velkém měřítku Rossbyho vln střední délky , tj. Vzor atmosférických minim a maxim . V roce 1959 britský meteorologický úřad obdržel svůj první počítač, Ferranti Mercury .

V šedesátých letech byl chaotický charakter atmosféry poprvé pozorován a matematicky popsán Edwardem Lorenzem , který založil pole teorie chaosu . Tyto pokroky vedly k současnému používání souborových prognóz ve většině hlavních prognostických center, aby se vzala v úvahu nejistota vyplývající z chaotické povahy atmosféry. Byly vyvinuty matematické modely používané k předpovídání dlouhodobého počasí na Zemi ( klimatické modely ), které mají dnes rozlišení, které je stejně hrubé jako starší modely předpovědi počasí. Tyto klimatické modely se používají ke zkoumání dlouhodobých klimatických posunů, například toho, jaké účinky mohou být způsobeny lidskými emisemi skleníkových plynů .

Meteorologové

Meteorologové jsou vědci, kteří studují a pracují v oblasti meteorologie. Americká meteorologická společnost vydává a průběžně aktualizuje autoritativní elektronický glosář meteorologie . Meteorologové pracují ve vládních agenturách , soukromých poradenských a výzkumných službách, průmyslových podnicích, utilitách, rozhlasových a televizních stanicích a ve vzdělávání . V USA měli meteorologové v roce 2018 asi 10 000 pracovních míst.

Ačkoli předpovědi počasí a varování jsou nejznámějšími produkty meteorologů pro veřejnost, moderátoři počasí v rozhlase a televizi nemusí být nutně profesionální meteorologové. Jsou to nejčastěji reportéři s malým formálním meteorologickým výcvikem, využívající neregulované tituly jako specialista na počasí nebo meteorolog . American Meteorological Society a Národní meteorologická asociace otázka „Těsnění schválení“ vůči povětrnostním vysílatelů, kteří splňují určité požadavky, ale to není povinné, aby pracovali v médiích.

Zařízení

Satelitní snímek hurikánu Hugo s polárním minimem viditelným v horní části obrázku

Každá věda má své vlastní jedinečné sady laboratorního vybavení. V atmosféře je mnoho věcí nebo vlastností atmosféry, které lze měřit. Déšť, který lze pozorovat nebo vidět kdekoli a kdykoli, byl jednou z prvních historicky měřených atmosférických vlastností. Dvě další přesně měřené vlastnosti jsou vítr a vlhkost. Ani jedno z nich není vidět, ale je cítit. Zařízení pro měření těchto tří se objevila v polovině 15. století a byla to srážkoměr , anemometr a vlhkoměr. Před 15. stoletím bylo učiněno mnoho pokusů o konstrukci adekvátního zařízení pro měření mnoha atmosférických proměnných. Mnohé byly nějakým způsobem vadné nebo prostě nebyly spolehlivé. Dokonce i Aristoteles to zaznamenal v některých svých pracích jako obtížnost měření vzduchu.

Sady povrchových měření jsou pro meteorology důležitá data. Poskytují přehled různých povětrnostních podmínek na jednom místě a obvykle se nacházejí na meteorologické stanici , lodi nebo meteorologické bóji . Měření provedená na meteorologické stanici mohou zahrnovat libovolný počet atmosférických pozorovatelných. Teplota, tlak , vítr a vlhkost jsou obvykle proměnné, které se měří teploměrem, barometrem, anemometrem a vlhkoměrem. Profesionální stanice může také zahrnovat kvality ovzduší čidel ( oxid uhelnatý , oxid uhličitý , methan , ozón , prach a kouř ), ceilometer (oblačnosti), spadající čidlo srážek, oken senzor , senzor blesku , mikrofon ( výbuchy , zvukové ramena , hrom ) , pyranometr / pyrheliometr / spektroradiometr (IR / Vis / UV fotodiody ), srážkoměrné / sníh rozchod , scintilačního počítače ( radiace na pozadí , spad , radon ), seismometr ( zemětřesení a třes), dohlednost (viditelnost), a GPS hodiny pro údaje těžba dřeva . Údaje z horního vzduchu mají zásadní význam pro předpověď počasí. Nejrozšířenější technikou jsou vypouštění radiosond . Světovou meteorologickou organizací organizuje doplnění radiových sítí síť sběru letadel .

Dálkový průzkum Země , jak se používá v meteorologii, je koncept sběru dat ze vzdálených povětrnostních událostí a následné produkce informací o počasí. Běžnými typy dálkového průzkumu jsou radary , lidary a satelity (nebo fotogrametrie ). Každý sbírá data o atmosféře ze vzdáleného místa a obvykle ukládá data tam, kde je přístroj umístěn. Radar a Lidar nejsou pasivní, protože oba používají EM záření k osvětlení určité části atmosféry. Meteorologické satelity spolu s více satelity pro pozorování Země obíhajícími Zemi v různých výškách se staly nepostradatelným nástrojem pro studium celé řady jevů od lesních požárů po El Niňo .

Prostorové váhy

Studium atmosféry lze rozdělit na odlišné oblasti, které závisí na časovém i prostorovém měřítku. V extrému tohoto měřítka je klimatologie. V časových intervalech hodin až dnů se meteorologie rozděluje na mikroskopickou, mezo- a synoptickou meteorologii. Respektive geoprostorové velikost každého z těchto tří váhy souvisí přímo s odpovídajícím časovém rámci.

Jiné podtřídy se používají k popisu jedinečných, místních nebo širokých účinků v těchto podtřídách.

**Typická měřítka atmosférických pohybových systémů**
Typ pohybu	Horizontální měřítko (metr)
Molekulární střední volná cesta	10 ^-7
Minutové turbulentní víry	10 ⁻² - 10 ⁻¹
Malé víry	10 ^-1 - 1
Prašní ďáblové	1–10
Nárazy	10 - 10 ²
Tornáda	10 ²
Bouřky	10 ³
Čela, bouřlivé linie	10 ⁴ - 10 ⁵
Hurikány	10 ⁵
Synoptické cyklóny	10 ⁶
Planetární vlny	10 ⁷
Atmosférické přílivy a odlivy	10 ⁷
Průměrný zonální vítr	10 ⁷

Microscale

Mikroškálová meteorologie je studium atmosférických jevů v měřítku asi 1 kilometr (0,62 mi) nebo méně. Jednotlivé bouřky, mraky a místní turbulence způsobené budovami a dalšími překážkami (například jednotlivé kopce) jsou modelovány v tomto měřítku.

Mesoscale

Mesoscale meteorologie je studium atmosférických jevů, které má horizontální měřítka v rozmezí od 1 km do 1 000 km a vertikální měřítko, které začíná na zemském povrchu a zahrnuje mezní vrstvu atmosféry, troposféru, tropopauzu a spodní část stratosféry . Mesoscale časové období trvá od méně než jednoho dne do několika týdnů. Zajímavými událostmi jsou obvykle bouřky , bouřky , fronty , pásma srážek v tropických a extratropických cyklónech a topograficky generované systémy počasí, jako jsou horské vlny a mořský a pevninský vánek .

Synoptické měřítko

NOAA : Synoptická analýza počasí v měřítku.

Synoptická meteorologie předpovídá atmosférické změny v měřítku až 1 000 km a 10 ⁵ s (28 dní), v čase a prostoru. V synoptickém měřítku hraje v předpovědích dominantní roli Coriolisovo zrychlení působící na pohybující se vzdušné masy (mimo tropy). Mezi jevy typicky popisované synoptickou meteorologií patří události jako extratropické cyklóny, baroklinické žlaby a hřebeny, frontální zóny a do určité míry proudové proudy . Všechny tyto informace jsou obvykle uvedeny na meteorologických mapách na konkrétní čas. Minimální horizontální měřítko synoptických jevů je omezeno na vzdálenost mezi povrchovými pozorovacími stanicemi .

Globální měřítko

Průměrné roční teploty povrchu moře.

Globální meteorologie je studium povětrnostních vzorců souvisejících s transportem tepla z tropů do pólů . V tomto měřítku jsou důležité velmi velké oscilace. Tyto oscilace mají časová období typicky v řádu měsíců, například Madden – Julianova oscilace , nebo let, jako je El Niño – jižní oscilace a tichomořská dekadická oscilace . Globální meteorologie tlačí do rozsahu klimatologie. Tradiční definice klimatu je zasazena do větších časových rámců a s porozuměním globálních oscilací v delším časovém měřítku lze jejich účinek na klimatické a povětrnostní poruchy zahrnout do predikcí synoptických a mezoscalových časových období.

Numerická předpověď počasí je hlavním zaměřením na pochopení interakce vzduch -moře, tropické meteorologie, atmosférické předvídatelnosti a troposférických/stratosférických procesů. Naval Research Laboratory v Monterey v Kalifornii, byl vyvinut globální atmosférický modelu s názvem Navy Operační Global Atmospheric Prediction System (NOGAPS). NOGAPS je provozně provozován v Fleet Numerical Meteorology and Oceanography Center for the United States Military. Mnoho dalších globálních atmosférických modelů provozují národní meteorologické agentury.

Některé meteorologické zásady

Meteorologie mezní vrstvy

Mezní vrstva meteorologie je studium procesů ve vzduchové vrstvy přímo nad zemským povrchem, známý jako mezní vrstvy atmosféry (ABL). Účinky povrchu - zahřívání, chlazení a tření - způsobují turbulentní míchání ve vzduchové vrstvě. Významný pohyb tepla , hmoty nebo hybnosti v časových měřítcích kratších než jeden den je způsoben turbulentními pohyby. Meteorologie mezní vrstvy zahrnuje studium všech typů hranic povrchové atmosféry, včetně oceánu, jezera, městské půdy a mimoměstské půdy pro studium meteorologie.

Dynamická meteorologie

Dynamická meteorologie se obecně zaměřuje na dynamiku tekutin v atmosféře. Myšlenka balíku vzduchu se používá k definování nejmenšího prvku atmosféry, přičemž se ignoruje diskrétní molekulární a chemická povaha atmosféry. Balíček vzduchu je definován jako bod v tekutinovém kontinuu atmosféry. Ke studiu atmosféry se používají základní zákony dynamiky tekutin, termodynamiky a pohybu. Fyzikální veličiny, které charakterizují stav atmosféry, jsou teplota, hustota, tlak atd. Tyto proměnné mají v kontinuu jedinečné hodnoty.

Aplikace

Předpověď počasí

Předpověď povrchových tlaků na pět dní do budoucnosti v severním Pacifiku, Severní Americe a severním Atlantiku

Předpověď počasí je aplikace vědy a techniky k předpovědi stavu atmosféry v budoucím čase a daném místě. Lidé se pokoušeli předpovídat počasí neformálně po tisíciletí a formálně nejméně od 19. století. Předpovědi počasí se vytvářejí shromažďováním kvantitativních údajů o aktuálním stavu atmosféry a pomocí vědeckého porozumění atmosférickým procesům k projekci, jak se atmosféra bude vyvíjet.

Kdysi bylo lidské úsilí založeno hlavně na změnách barometrického tlaku , aktuálních povětrnostních podmínkách a stavu oblohy, nyní se k určení budoucích podmínek používají předpovědní modely . Lidský vstup je stále nutný k výběru nejlepšího možného modelu předpovědi, na kterém bude prognóza založena , což zahrnuje dovednosti rozpoznávání vzorů, telekonekty , znalost výkonu modelu a znalost předpojatosti modelu. Chaotická povaha atmosféry, masivní výpočetní výkon potřebný pro řešení rovnic, které popisují atmosféru, chyba zapojená do měření počátečních podmínek, a neúplné pochopení atmosférických procesů znamená, že předpovědi staly méně přesné jako rozdíl aktuálního času a doba, na kterou se předpověď vytváří ( rozsah předpovědi) se zvyšuje. Použití souborů a modelového konsensu pomáhají omezit chyby a vybrat nejpravděpodobnější výsledek.

Existuje celá řada konečných použití předpovědí počasí. Varování před počasím jsou důležité předpovědi, protože se používají k ochraně života a majetku. Prognózy založené na teplotě a srážkách jsou důležité pro zemědělství, a tedy pro obchodníky s komoditami na akciových trzích. Teplotní předpovědi používají energetické společnosti k odhadování poptávky v následujících dnech. Lidé každodenně používají předpovědi počasí k určení toho, co si obléknout. Vzhledem k tomu, že venkovní aktivity jsou silně omezeny silným deštěm, sněhem a větrem , lze předpovědi použít k plánování aktivit kolem těchto událostí ak plánování dopředu a jejich přežití.

Letecká meteorologie

Letecká meteorologie se zabývá vlivem počasí na řízení letového provozu . Je důležité, aby letecké posádky pochopily důsledky počasí na svůj letový plán i na svá letadla, jak uvádí Aeronautical Information Manual :

Účinky ledu na letadla jsou kumulativní - tah je snížen, odpor se zvyšuje, vztlak se zmenšuje a hmotnost se zvyšuje. Výsledkem je zvýšení pádové rychlosti a zhoršení výkonu letadla. V extrémních případech se na náběžné hraně profilu křídla za méně než 5 minut může vytvořit 2 až 3 palce ledu. Na snížení zdvihací síly některých letadel o 50 procent a zvýšení třecího odporu o stejné procento je zapotřebí 1/2 palce ledu.

Zemědělská meteorologie

Meteorologové, půdní vědci , zemědělští hydrologové a agronomové se zabývají studiem účinků počasí a klimatu na distribuci rostlin, výnos plodin , účinnost využívání vody, fenologii vývoje rostlin a živočichů a energetickou bilanci řízených a přírodních ekosystémů. Naopak je zajímá role vegetace na podnebí a počasí.

Hydrometeorologie

Hydrometeorologie je odvětví meteorologie, které se zabývá hydrologickým cyklem , rozpočtem vody a statistikami srážek bouří . Hydrometeorolog připravuje a vydává prognózy hromadění (kvantitativních) srážek, silného deště, silného sněhu a upozorňuje na oblasti s potenciálem bleskových záplav. Rozsah požadovaných znalostí se obvykle překrývá s klimatologií, mezoskálovými a synoptickými meteorologiemi a dalšími geovědami.

Multidisciplinární povaha odvětví může mít za následek technické výzvy, protože nástroje a řešení z každé z jednotlivých zapojených oborů se mohou chovat mírně odlišně, mohou být optimalizovány pro různé hardwarové a softwarové platformy a používat různé datové formáty. Existuje několik iniciativ - například projekt DRIHM -, které se snaží tento problém vyřešit.

Jaderná meteorologie

Jaderná meteorologie zkoumá distribuci radioaktivních aerosolů a plynů v atmosféře.

Námořní meteorologie

Námořní meteorologie se zabývá předpověďmi vzduchu a vln pro lodě působící na moři. Organizace, jako je Centrum predikce oceánů , předpovědní kancelář Honolulu National Weather Service , Velká Británie Met Office a JMA, připravují předpovědi na volném moři pro světové oceány.

Vojenská meteorologie

Vojenská meteorologie je výzkum a aplikace meteorologie pro vojenské účely. Ve Spojených státech, námořnictvo Spojených států je velitel, námořní meteorologie a oceánografie dohlíží na meteorologické úsilí námořnictva a námořní pěchoty , zatímco United States Air Force 's Air Force Počasí Agentura je odpovědná za letectvu a armádě .

Environmentální meteorologie

Environmentální meteorologie analyzuje hlavně rozptyl průmyslového znečištění fyzikálně a chemicky na základě meteorologických parametrů, jako je teplota, vlhkost, vítr a různé povětrnostní podmínky.

Obnovitelná energie

Meteorologické aplikace v obnovitelné energii zahrnují základní výzkum, „průzkum“ a potenciální mapování větrné energie a slunečního záření pro větrnou a sluneční energii.

Viz také

Reference

Další čtení

Byers, Horace. Obecná meteorologie. New York: McGraw-Hill, 1994.
Garret, JR (1992) [1992]. Mezní vrstva atmosféry . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-38052-2.
Glosář meteorologie . Americká meteorologická společnost (2. vyd.). Allen Press. 2000.CS1 maint: ostatní ( odkaz )
Bluestein, H (1992) [1992]. Synoptic-Dynamic Meteorology in Midlatitude: Principles of Kinematics and Dynamics, Vol. 1 . Oxford University Press . ISBN 978-0-19-506267-0.
Bluestein, H (1993) [1993]. Synopticko-dynamická meteorologie v midlatitude: Volume II: Observations and Theory of Weather Systems . Oxford University Press. ISBN 978-0-19-506268-7.
Reynolds, R (2005) [2005]. Průvodce po počasí . Buffalo, New York: Firefly Books Inc. s. 208 . ISBN 978-1-55407-110-4.
Holton, JR (2004) [2004]. Úvod do dynamické meteorologie (4. vyd.). Burlington, Md: Elsevier Inc. ISBN 978-0-12-354015-7. Archivovány od originálu dne 19. července 2013 . Vyvolány 21 May je 2017 .
Roulstone, Ian & Norbury, John (2013). Neviditelní v bouři: role matematiky v porozumění počasí . Princeton University Press. ISBN 978-0691152721.

Slovníky a encyklopedie

Glickman, Todd S. (červen 2000). Glosář meteorologie (elektronický) (2. vyd.). Cambridge, Massachusetts: Americká meteorologická společnost .
Gustavo Herrera, Roberto; García-Herrera, Ricardo; Prieto, Luis; Gallego, David; Hernández, Emiliano; Gimeno, Luis; Können, Gunther; Koek, Frits; Wheeler, Dennis; Wilkinson, Clive; Del Rosario Prieto, Maria; Báez, Carlos; Woodruff, Scott. Slovník námořních meteorologických termínů: CLIWOC Vícejazyčný slovník meteorologických termínů; Anglický/španělský/francouzský/holandský slovník termínů Windforce používaný námořníky v letech 1750 až 1850 (PDF) . CLIWOC .
„Encyklopedie meteorologie“ . Centrální meteorologický úřad. 6. prosince 2018. Archivováno od originálu dne 21. září 2014 . Citováno 14. září 2014 .

externí odkazy

Podívejte se na předpovědi počasí pro weby s předpovědí počasí.

Meteorologie kvality ovzduší - online kurz, který zavádí základní pojmy meteorologie a kvality vzduchu nutné k pochopení meteorologických počítačových modelů. Napsáno na bakalářské úrovni.
Program GLOBE - (Globální učení a pozorování ve prospěch životního prostředí) Mezinárodní program environmentální vědy a vzdělávání, který spojuje studenty, učitele a vědecko -výzkumnou komunitu ve snaze dozvědět se více o životním prostředí prostřednictvím shromažďování a pozorování dat studentů.
Glosář meteorologie - od americké meteorologické společnosti, vynikající reference nomenklatury, rovnic a konceptů pro pokročilejšího čtenáře.
JetStream - online škola pro počasí - národní meteorologická služba
Další informace o meteorologii - Australian Bureau of Meteorology
The Weather Guide - Weather Tutorials and News at About.com
Meteorologické vzdělávání a školení (MetEd) - Program COMET
Ústřední knihovna NOAA - Národní správa oceánů a atmosféry
The World Weather 2010 Project The University of Illinois at Urbana – Champaign
Ogimet - online data z meteorologických stanic světa, získaná prostřednictvím bezplatných služeb NOAA
Národní centrum pro archivy výzkumu atmosféry dokumentuje historii meteorologie
Předpověď počasí a klimatická věda - Spojené království Meteorological Office
Meteorologie , diskuse BBC Radio 4 s Vladimirem Jankovićem, Richardem Hambynem a Iba Taubem ( V naší době, 6. března 2003)
Virtuální výstava o meteorologii v digitální knihovně pařížské observatoře

Languages

In other projects