Методы, применяемые в метеорологии и климатологии

3. Методы, применяемые в метеорологии и климатологии

1. 
   Наблюдения, т.е. измерение и качественная оценка процессов, протекающих в природной обстановке.
   
2. 
   Эксперимент применяется в ограниченных пределах. Например: опыт осаждения облаков, рассеивание туманов, насаждение лесополос, создание водохранилищ, орошение местности.
   
3. 
   Статистический анализ применяется широко, получают средние многолетние значения (показателей) метеорологических величин, средние из ежегодных отклонений от средних многолетних величин, повторяемость тех или иных явлений, средние и крайние сроки наступления явлений.
   
4. 
   Физико-математический анализ создание дифференцированных уравнений, описывающих атмосферные процессы.
   
5. 
   Моделирование, в т. ч. с использованием ЭВМ. Создание климатических моделей – модель общей циркуляции атмосферы (МОЦА) и др.
   
6. 
   Картографический – составление и анализ синоптических и климатических карт
   

Наблюдения могут быть прямыми и косвенными. Прямые наблюдения – непосредственные измерения. Косвенные наблюдения – оценка одних параметров посредствам измерения других (скорость ветра на высотах по облакам, качественный состав атмосферного воздуха по цвету полярных сияний).

Кроме метеорологических величин (температура воздуха, давление, влажность и т.д.) измеряют и такие величины, которые непосредственно не отражают свойства атмосферы или атмосферных процессов, но тесно с ними связаны. Это температура почвы, испарение, характеристики снегового покрова.

В метеорологической практике выполняются наблюдения 4 типов:

1. 
   климатологические наблюдения – включают измерения характеристик погоды в определенном месте в течение длительного периода;
   
2. 
   синоптические наблюдения – производится над большими площадями (в идеале на ряде высот над всем земным шаром) несколько раз в течение суток. Данные служат основой для прогноза погоды;
   
3. 
   оперативные наблюдения – специальные наблюдения, которые осуществляются для решения задач управления некоторыми видами деятельности (авиации);
   
4. 
   исследовательские наблюдения – в них могут применяться любые типы наблюдений, а кроме того – специальная аппаратура.
   

Метеорологическая станция состоит из метеоплощадки (26×26 м), где расположены основные приборы для метеонаблюдений, и отапливаемого здания, где устанавливаются барометры и барографы, содержится запасной инвентарь и ведется обработка наблюдений.

Метеорологическая станция оборудуется стандартной для данной сети аппаратурой, с помощью которой производятся наблюдения в установленные сроки и в определенной последовательности.

Метеорологические станции в Беларуси делятся на 3 разряда.

На метеостанциях во всем мире производятся синхронные наблюдения через каждые 3 часа по всемирному времени, начиная с 0 часов (всего 8 раз в сутки).

На метеостанциях основного типа регистрируют следующие величины:

• 
  температура воздуха;
  
• 
  атмосферное давление;
  
• 
  ветер;
  
• 
  влажность воздуха;
  
• 
  облачность;
  
• 
  количество осадков, их характер, длительность, интенсивность;
  
• 
  горизонтальная видимость;
  
• 
  продолжительность солнечного сияния;
  
• 
  температура на поверхности почвы;
  
• 
  состояние поверхности почвы;
  
• 
  высота и плотность снежного покрова.
  

Количество осадков измеряют 4 раза в сутки, высота снежного покрова – 1 раз в сутки, плотность снега – 1 раз в 5 дней.

Для измерения метеовеличин применяют метеоприборы – механические средства. К метеоприборам предъявляют ряд требований:

1. 
   точность, надежность, простота в эксплуатации;
   
2. 
   правильная экспозиция (дождемер, ведро которого имеет диаметр 25,4 см., характеризует осадки, выпадающие на территории радиусом более 8 км);
   
3. 
   доступность и преобразование информации (фактор времени);
   
4. 
   однотипность.
   

П
Рисунок 1 – Метеобудка

Оптимальное расстояние между метеостанциями для прогноза погоды на 36 часов – 100–150 км.

Кроме приземных наблюдений на метеостанциях проводят также наблюдения за более высокими слоями атмосферы:

• 
  аэрологические (до высоты 40 км);
  
• 
  аэрономические (от мезосферы и выше).
  

Для аэрономических наблюдений применяют метеоспутники и геофизические ракеты. Метеоспутники (с 1957 г.) делятся на 2 группы:

1. 
   спутники, запускаемые на геостационарную орбиту, летают на высоте 36000 км над экватором. Время оборота вокруг земли 24 часа, то есть они наблюдают за одним и тем же участком земной поверхности (рисунок 2);
   
2. 
   спутники, запущенные на полярную орбиту, облетают Землю от полюса до полюса на высоте 850 км. Оборот вокруг Земли за 100 мин. за это время Земля совершает поворот на 25º по долготе, т.е. на каждом витке наблюдения ведутся над новой точкой (рисунок 3).
   

В практику наземных наблюдений в ХХ в. были введены автоматические метеостанции. Для наблюдений за погодной над поверхностью океана применяют метеобуи (с 1970-х гг.), используют оборудование, установленное на бортах судов.

Рисунок 2 – Метеоспутник NOAA-12 (http://www.cnews.ru/news/top/print.shtml?2007/08/30/264383)

Рисунок 3 – Метеокомплекс «Электро-Л» (http://www.hnet.ru/files/1(399).jpg)