Из истории развития синоптической метеорологии

Прежде чем мы обратимся к современным методам прогнозов погоды, позвольте для начала пару определений и немного из истории вопроса. Прогнозы погоды П.п. составляются методами синоптической метеорологии.

Синоптическая метеорология С.М. 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 деревьевк 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 атм. 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-французкого флота, действовавшего на Чёрном море в период Крымской войны 1853−1856г Французкий 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. В 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 атм. 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 эксп. 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 ХХ в. 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 возн. и разв. антициклона.

Дальнейшее развитие С.М. происходило под знаком внедрения в синоптич. анализ аэрологических наблюдений, ставших возможными после изобретения радиозонда, первая конструкция к-рого была предложена П. А. Молчановым. В конце 40 -нач. 50-х гг. рост аэрологич. сети и увеличение высоты подъёма радиозондов позволили обогатить С.М. 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 С.М. 28 февраля 1967. запущен первый метеорологический спутник. На базе гидродинамич. 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 С.М. персональные компьютеры с их мобильностью, и мировой метеорологической сетью. Что позволяет современным метеорологическим службам значительно повысить наглядность, качество и оперативность прогнозов погоды. 2. Синоптическая метеорология С.м. изучает, те атмосферные процессы, которые развиваются на обширных территориях и по масштабам относятся к звеньям общей циркуляции атмосферы.

Исследования этих процессов опираются на физические законы, определяющие изменения свойств воздуха и его движение при этом учитываются широта места, с которой связано количество притекающей солнечной энергии, а также характер и свойства подстилающей поверхности суша, характер её рельефа, море, реализующей эту энергию. Циркуляция атмосферы Ц. а система крупномасштабных воздушных течений над земным шаром. В тропосфере сюда относятся пассаты, муссоны, воздушные течения, связанные с циклонами и антициклонами, в стратосфере — преимущественно западные переносы воздуха с наложенными на них длинными волнами.

Создавая перенос воздуха, а с ним тепла и влаги из одних широт и регионов в другие, Ц.а. является важнейшим климатообразующим процессом. Характер погоды и его изменения в любом месте Земли определяются не только местными условиями теплооборота между земной поверхностью и атмосферой, но и Ц.а. Существование Ц.а. обусловлено неоднородным распределением атмосферного давления наличием барического градиента, вызванным прежде всего неодинаковым притоком солнечной радиации в различных широтах Земли и различными физическими свойствами земной поверхности, особенно в связи с её разделением на сушу и море. Неравномерное распределение тепла на земной поверхности и обмен теплом между ней и атмосферой приводят в результате к постоянному существованию Ц. а энергия которой расходуется на трение, но непрерывно пополняется за счёт солнечной радиации.

Вследствие силы Кориолиса движение воздуха при общей Ц.а. является квазигеострофическим, т. е. оно достаточно близко к геострофическому ветру, направленному по изобарам, перпендикулярно барическому градиенту. А т.к. атмосферное давление распределяется над земным шаром в общем зонально изобары близки к широтным кругам, то и перенос воздуха имеет зональный характер.

Распределение атм. давления над земной поверхностью, а с ним и течения Ц.а. зональны лишь в общих чертах.

В действительности Ц.а. находиться в непрерывном изменении как в связи с сезонными изменениями в распределении источников и стоков тепла на земной поверхности и в атмосфере, так и в связи с циклонической деятельностью которая осуществляет обмен воздуха между низкими и высокими широтами Земли. В низких широтах Земля получает больше тепла от Солнца, чем теряет его путём собственного излучения, в высоких широтах — наоборот. Междуширотный обмен воздухом приводит к переносу тепла из низких широт в высокие и холода из высоких широт в низкие, чем сохраняется тепловое равновесие на всех широтах Земли. Поскольку температура воздуха в тропосфере в среднем убывает от низких широт к высоким, атмосферное давление в среднем также убывает в каждом полушарии от низких широт к высоким.

Поэтому начиная примерно с высоты 5 км, где влияние материков, океанов и циклонической деятельности на структуру полей давления и движения воздуха становится малым, устанавливается западный перенос воздуха отсюда погода к нам идёт с запада см рис 1, а, почти над всем земным шаром за исключением при экваториальной зоны. В верхней тропосфере Выше 20 км северным У земной поверхности и нижней стратосфере летом. Схема зональных переносов при общей циркуляции атмосферы на различной высоте над земной поверхностью. Зимой в данном полушарии западный перенос захватывает не только верхнюю тропосферу, но и всю стратосферу и мезосферу.

Однако летом стратосфера над полюсом сильно нагревается и становиться значительно теплее, чем над экватором, поэтому меридиональный градиент давления начиная примерно с 20 км меняет своё направление и зональный перенос воздуха соответственно меняется с западного на восточный см рис.б. У земной поверхности и в нижней тропосфере зональное распределение давления сложнее, поскольку оно в большей степени определяется циклонической деятельностью. В процессе последней циклоны, перемещаясь в общем к востоку, в тоже время отклоняются в более высокие широты, а антициклоны — в более низкие.

Поэтому в нижней тропосфере и у земной поверхности образуются две субтропические зоны повышенного давления по обе стороны от экватора см рис. в, вдоль которого давление понижено экваториальная депрессия в субполярных широтах образуются две зоны пониженного давления субполярные депрессии в самых высоких широтах давление повышено. Этому распределению давления соответствуют западный перенос в средних широтах каждого из полушарий и восточный перенос в тропических и высоких широтах.

Теперь, когда мы разобрались с общей циркуляцией атмосферы опустимся с небес на землю.

Между подстилающей поверхностью и атмосферой существует непрерывный обмен теплом, влагой и примесями разного рода. В различных областях Земли под влиянием теплообмена с земной поверхностью формируются воздушные массы тропосферы с разными свойствами пограничные зоны между ними при определённых условиях превращаются в резкие атмосферные фронты. 3. Атмосферные фронты и барические образования.