Пән: «Метеорология климатология негіздерімен» №1 дәріс. Кіріспе. Метеорология климатология негіздерімен пәні. 1сағ

1. 
   Метеорология түсінігі. Метеорология пәні
   
2. 
   Пән мақсаты мен міндеттері
   
3. 
   Пәнді оқытудың негізгі принциптері
   

Метеорология климатология негіздерімен пәні арнайы бірінші курстарға арналған оқу пәні болып табылады. Негізгі бағыт атмосфераның құрылымы мен құрамын, оның қабаттарын бөліп қарап, жасалу стратеграфиясын оқытады. Күн радиациясының жылу балансының сақталуын және суыну дәрежесін көрсетеді. әртүрлі географиялық құбылыстарды түсіндіріп олардың ғылыми маңыздылығын үйренеді. Ауа райымен климаттың жіктелу жағдайларына баға бере отырып оның маңыздылығын айқындайтын пән.

Пәнді оқытудың міндеттері. Студент келесідегідей білім, біліктілік дағдыларды игере алады:

1. 
   Метеорология климатология негіздерімен ғылымының пайда болуын, себебін, қалыптасу кезеңін;
   
2. 
   Метеорология климатология негіздерімен ғылымының жалпы географиядан алатын орны;
   
3. 
   Метеорологияның басты маңызды мәселелері;
   
4. 
   Метеорологияны зерттеуге үлес қосқан ғалымдар туралы;
   
5. 
   Қазақстандағы климаттық ерекшеліктер;
   
6. 
   Климат қалыптастырушы факторлар;
   
7. 
   Метеорологияның зерттеу деңгейлері;
   

Басты салалары – атмосфера физикасы (атмосферадағы физикалық құбылыстармен айналысады; Атмосфералық акустика, Атмосфералық қысым,Атмосфералық оптика, Атмосфера электрлігі, Аэрология), атмосфера химиясы (ауа қабаттарындағы химиялық құбылыстарды зерттейді), динамикалық метеорология, синоптикалық метеорология, климатология. Метеорологиялық зерттеу жұмыстары көне заманда басталған (Аристотель). 17 ғ-дың 1-жартысында Италия ғалымдары Г.Галилей мен Э.Торричеллидің алғашқы метеоролгиялық аспаптарды – барометр мен термометрді құрастырулары метеорологияның дамуына әсерін тигізген елеулі жетістік болды. 17 – 18 ғ-ларда атмосфералық процестердің заңдылықтарын анықтауға алғашқы қадамдар жасалды (М.Ломоносов, Б.Франклин). Желдің жылдамдығын, жауын-шашынның мөлшерін, ауаның ылғалдылығын анықтайтын аспаптар шыға бастады, алғашқы метеоролгиялық станция ұйымдастырылды. Метеоролог-ғалымдар атмосфераның жоғарғы қабаттарымен танысу үшін 18 ғасырдың аяғында аэростат, 19 ғасырдың соңғы ширегінде шар-зонд, 20 ғасырдың 20-жылдарында радиозонд аппараттарын ұшырды. 20 ғасырдың ортасында дүниежүзілік актинометрия жүйесі құрылды; атмосферадағы озонның, электрлік элементтердің мөлшерлерін, ауаның химиялық құрамын анықтау тәсілдері белгіленді;климатология қалыптаса бастады, бұған атмосфераның жалпы таралуы, жер шарындағы су айналымы, қардың түсуі, т.б. құбылыстарды зерттеген орыс ғалымы А.И. Воейков көп еңбек сіңірді. Метеорология океанологиямен және гидрологиямен тығыз байланысты. Өзара салалас бұл ғылымдар негізінен жердің географиялық қабығындағы жылу мен ылғал алмасу процесін зерттейді. Сонымен қатар Метеорология геологиямен, геохимиямен, физикамен де салалас болып келеді. Метеорологияның басты міндеттерінің бірі – ауа райын алдын ала анықтау. Қысқа мезгілдік (жарты тәуліктік, тәуліктік, т.б.) ауа райы авиацияға, ғылыми-тәжірибелік мекемелерге; апталық, айлық ауа райын болжау ауа шарына (агрометеорология), төтенше жағдайлар жөніндегі агенттікке өте қажет. Алматы, Ақтөбе, Астана, Өскемен, Балқаш қ-ларында ірі гидрометеорологиялық обсерваториялар бар. Ауа райын бақылау және болжау орындары жетілдірілген аспаптармен, компьютерлік техникамен және байланыс жүйелерімен, автоматтық және электрондық қондырғылармен, радиолокаторлармен, т.б. құралдармен толық жабдықталған. Қазақстан Республикасының Гидрометеорология жөніндегі бас басқармасы – гидрологиялық, метеоролгиялық ғылыми-зертханалық жұмыстарының басты ортлығы болып табылады.

Климаттың түпкі тегі мен физикалық жаратылысын физикалық климатология зерттейді. Физикалық география алдымен жер беті мен атмосфераның жылу және су теңдестіктері және олардың климат қалыптастырушы рөлі туралы ұғымға арқа сүйейді.

Физикалық климатологияның ерекше тарауы – динамикалық климатология. Динамикалық климатология климаттың Жер шарында таралуын атмосфераның жалпы айналымы процестеріне байланысты қарастырады. Атмосфераның биік қабаттарын зерттеу мәселелерімен аэроклиматология, ал ауаның жер бетіне жақын қабатының климатын зерттеумен микроклиматология айналысады. Өткен тарихи және геологиялық замандардың климатын палеоклиматология зерттейді. Ол тарихи геологияға жақын.

Климатология өзге пәндермен шекаралас бірқатар қолданбалы климатологиялық пәндердің қалыптасуына себепші болды. Бұл пәндергебиоклиматология (климаттың тірі табиғат пен адамға әсері туралы ғылым), агроклиматология (климаттың егіншілікке әсерін зерттейді), курорттық және медициналық климатология, техникалық климатология  (онда авиациялық климатология, көліктік климатология және құрылыстық Климатология пәндері бөлек қарастырылады) жатады.

Қазақстанда климатология саласынан белгілі ғалымдар: Х.Байдал, Х.Ахметжанов, Р.С.Голубев, А.А.Скаков, В.С.Чередниченко, П.Ж.Қожахметов, т.б. зерттеулерін жалғастыруда. Біздің елімізде климатология мәселелерін зерттеумен «Қазгидромет» республикалық мемлекеттік кәсіпорны, Қазақ қоршаған орта мен климатының мониторингі ғылыми-зертеу институты, ҚазҰУ-дың география факультеті, ҚР Білім және ғылым министрлігіне қарасты география институты айналысады. Климатология саласындағы халықаралық ғылыми және ұйымдастырушылық шаралар дүниежүзүзілік метеорологиялық ұйым, Халықаралық географиялық және геодезиялық одақ және Халықаралық географиялық одақ арқылы жүзеге асырылады. Қазақстанда Климатология мәселелері, негізінен, «Гидрометеорология және экология» (1995 жылдан), «ҚазҰУ хабаршысы. Географиялық серия» (1991 жылдан) журналдарында басылады.

1. 
   Метеорология түсінігі. Метеорология пәнін оқытудағы маңызы
   
2. 
   Пән мақсаты мен міндеттері қандай
   
3. 
   Пәнді оқытудың негізгі принциптеріне тоқталу
   

№2 дәріс. Метеорологиялық құбылыстар. 1сағ

1. 
   Атмосфералық құбылыстардың пайда болу себептері
   
2. 
   Атмосфералық құбылыстар.
   
3. 
   Олардың классификациясы
   
4. 
   Атмосфераның өзгеру кезеңдері
   

Табиғи апат - апатты табиғи көптеген адам тудыруы мүмкін құбылыс (немесе процесс) құрбандары елеулі мүліктік зиян жəне өзге де ауыр зардаптарға.

Табиғи апаттар, жер сілкінісі қамтиды жанартау атқылауына, сел, қар көшкіні, қар көшкіні, су тасқыны, құрғақшылық, циклондар, құйын, құйындар, қар көшуін және қар көшкіні, ұзақ ауыр жаңбыр, күшті аязға төзімді, кең байтақ орман және шымтезек өрттері. Табиғи арасында апаттар, сондай-ақ iндеттер, эпизоотиялар, epiphytoty, массасы жатады ауыл шаруашылығы және орман шаруашылығы зиянкестер.

ХХ ғасырдың соңғы 20 жылда әлемдегі табиғи апаттар млн 800-ден астам жалпы зардап шекті. адамды , (Жылына. 40 млн астам) 140 мыңнан астам кісі өлтіру. Адамдар, және жылдық материалдық залал астам $ 100 млрд теңгені құрады. доллар.

Бір көрнекті мысал табиғи үш 1995 жылы апат

1) San Angelo, Техас, АҚШ, 28 мамыр 1995: құйындар мен бұршақ 90-мың халқы бар қала соққы; залал 120 млн АҚШ долларына бағаланып отыр.

2) Аккра, Гана, 4 шілде, 1995 жыл: шамамен 60 жыл жауын-шашынның ең мол ауыр су туғызды. 200-ге жуық 000 адам, олардың барлық заттары жоғалған одан да 500 000 мүмкін емес олардың үйлеріне жету үшін, және 22 адам қаза тапты.

3) Кобе, Жапония, 17 қаңтар 1995 жыл: тек 20 секундқа созылған жер сілкінісі, мыңдаған адамдардың өмірін әкеткен; балл жарақат мың және жүздеген адам баспанасыз қалдырды.

табиғи апаттар болады былайша жіктеледі:

1. Геофизикалық қауіпті:

2. Геологиялық қауіпті:

3. Теңіз гидрологиялық қауіпті құбылыс:

4. Гидрологиялық қауіпті:

5. Гидрогеологиялық тәуекел құбылыс:

6. Орман өрттері:

7. Адамдардың инфекциялық аурулар:

8. Жұқпалы аурулар жануарлары:

9. Ауыл шаруашылығы жеңілісі өсімдік аурулар мен зиянкестер.

дауыл мен боран (12 - 15 балл);

құйындар, Торнадо (Торнадо түрі бөлігі ретінде найзағай);

Ауа райының;

тік құйынды;

ірі бұршақ;

дождь (жаңбыр);

ауыр қар;

күшті мұз;

қатты аяз;

боран;

жылу толқын;

№1 дәріс Атмосфера. Атмосфераның құрамы мен құрылысы.

Мақсаты: Атмосфераның құрамының негізгі қабаттарына сипаттама беру. Күн радиациясының түсу бұрыштарын көрсету.

Сұрақтар

1.Атмосфераның құрамы.

2.Атмосфераның құрылысы.

3.Күн радиациясы
Атмосфераның құрамы.

Атмосфера — Жердің ауа қабығы, жер қабықтарының, ішіндегі ең сыртқысы. Ол біздің планетамыздың басқа қабықтарымен үздіксіз өзара әрекеттесіп тұрады және оған үнемі Космостың әсері, бәрінен де бұрын Күннің әсері тиіп түрады.

Атмосфераның бүкіл массасының 50%-іне жуығы оның төменгі 5 километрлік қабатында, 75%-і 10 километрлік қабатында, ал 90 % -і 16 километрлік қабатында шоғырланған. 3000 км-ден жоғарыда атмосфераның тығыздығы планета аралық кеңістіктің тығыздығынан азақ айырма жасайды, дегенмен оның ізі 10 000 км-ден артық биіктікте де байқалған. Теңіз деңгейіндегі таза және қүрғақ ауа бірнеше газдардың механикалық қосындысынан тұрады: Олардың ішіндегі негізгілері азот—78,09%, оттегі — 20,95%, аргон — 0,93%, көмірқышқыл газы — 0,03%. Басқа газдар: неон, гелий, метан, криптон, ксенон, сутегі, азон, йодтың болмысы өте мардымсыз (0,1%-тен кем) ³.

Атмосфераның басты қүрамдас бөліктері — азот пен оттегінің арасалмағы тұрақты болады.

100—120 км биіктікке дейін ауа түгелдей сапырылысып жататындықтан атмосфераның құрамы біртектес болып келеді. Бұл қабат гомосфера, ал оның үстіндегі қабат гетереосфера деп аталады. Гетереосферада атмосфераның құрамы биіктік бойынша өзгереді: 200—250 км биіктікке дейін азот пен оттегі, 200—250 км-ден 500—700 км-ге дейін атомдық оттегі, одан жоғарыда гелий мен сутегі басым; соның өзінде олардың басым болатын қабатының төменгі шекарасы күн әрекеті күшіне сәйкес ауытқып отырады.

Су буы, озон және көмірқышқыл газы сияқты атмосфераның маңызды құрамдас бөліктерінің мөлшері мерзім бойынша да, кеңістікте де кең көлемде өзгеріп тұрады. Әсіресе, ауаның, температурасына байланысты су буы құрамының өзгерісі көзге түседі. Полярлық аудандарда жер бетіне іргелес ауа бар болғаны 0,2%, ал экваторлық аудандарда 3%-тей ылғал ұстайды. Ауада неғұрлым су буы көп болса, соғұрлым басқа газдар аз болады, бірақ олардың өзара қатынасы өзгермейді. Биіктік артқан сайын су буы мөлшері азая береді: 2 км шамасындағы биіктікте 2 есе, 8 км биіктікте 100 есе азаяды, ал 10—15 км-ден жоғарыда ауада су буы өте аз болады.

Атмосфераның Жер бетінен 70 км-ге дейінгі аралықтағы қабатында кәдімгі оттегі (О₂) молекулаларының ыдырауынан және оның атомдарының қайтадан түзілуінен пайда болатын үш атомды оттегі — озон (О₃) қатынасады. Атмосфераның төменгі қабаттарында озон кездейсоқ себептердің (найзағай ойнауы, кейбір органикалық заттардың тотығуы) әсерінен пайда болады, неғұрлым биік қабаттарда күннің ультракүлгін радиациясының әсерімен түзіледі де, оны сіңіріп алады. Озонның ең көп концентрациясы 22 мен 25 км аралығындағы биіктік. Мұнда жануарлар мен өсімдіктерді құртуға жіберетін толқын үзындығы 0,29 микронға дейін баратын ультракүлгін радиацияны жұтып алатын озон «экраны» («фильтрі») орналасады. Бұл радиацияның озон «экранынан» өтетін мардымсыз бөлігі көптеген микроорганизмдерді өлтіріп, адам организміне пайдасын тигізеді. Атмосферадағы озонның жалпы мөлшері онша көп емес: О°С температурада және жер бетіндегі дағдылы қы-сымда ол түгелдей 3 мм қабатқа сиып кете алады. Ауадағы озон мөлшері маусымға байланысты өзгереді: көктемде көбейеді, күз бен қыста азаяды. Ол жоғары ендіктерде қалыптасқан ауа массаларында төмен ендіктердің ауа массаларына қарағанда көп боладьі.

Атмосферада көмірқышцыл газы (СО₂ көміртегінің қостотығы) су буы мен озонға қарағанда анағұрлым аз. Көмір, мұнай, газ жағу және басқа адам әрекетімен болған процестер атмосферада бұл газдың айтарлықтай көбеюіне әкеліп соғады (XX ғ. басынан бері 0,029-дан 0,033%-ке дейін).Көмірқышқыл газы өсімдік үшін қажет. Оның атмосферадағы мөлшерін реттестіріп отыруда Дүние жүзілік мұхиттың мәні бар.

Газ тәріздес құрамдас бөліктерден басқа әрқашан атмосферада пайда болуы жағынан мөлшері, формасы, химиялық құрамы және физикалық қасиеттері алуан түрлі қалықтап жүретін майда бөлшектер (түтін, шаң, су буының конденсациялануынан бөлінген заттар) — аэрозолдық қоспалар болады. Жайылма беттен атмосферадағы топырақ бөлшектері, тау жыныста-рының үгінділері, вулкандық тозаңы, теңіз түзы, түтін, органикалық бөлшектер (микроорганизмдер, өсімдік тозаңдары) түседі. Атомдық жарылыс кезінде радирактивтік заттары бар аэрозолдық бөлшектер пайда болады. Планетааралық кеңістіктен жер атмосферасына космостық шаң-тозаң да түседі. Атмосфераның 100 км биіктікке дейінгі қабатында жер бетіне баяу қонып жататын 28 млн. т. астам космостық шаң —тозаң бар. Аэрозолдардың жалпы салмағы 10⁸ т кем соқпайды, бірақ олардың саны өте тұрақсыз. Аэрозолдық бөлшектер бірқатар атмосфералық процестердің өрбуіне қатынасады. Ең майда конденсация ядросы — тұман мен бұлттардың түзілуі үшін қажетті. Зарядталған аэрозолдармен атмосферадағы электр құбылыстары байланысты.

Атмосфера жақсы изолятор емес; ол ионизаторлар: Күннің ультракүлгін сәуледе шашуының, космостық сәулелердің жер қыртысы мен атмосферадағы радиоактивтік заттардьщ сәуле шашуының әсерінен электр өткізгіштік қасиетке ие болады.

Ионизаторлар атомдар мен молекулаларға олардың қабықтарынан электрон бөлініп шығуға жетерліктей энергия береді, бөлінген электрон бірден басқа атомға немесе молекулаға қосыла кетеді. Осынын нәтижесінде бірінші атом (молекула) нейтраль жағдайдан оң зарядтыға айналады, екіншісі теріс зарядқа ие болады. Теріс және оң зарядты майда бөлшектер— иондар осылай пайда болады.

Ионданумен бір мезгілде нейтраль бөлшектер қалпына келеді — қайта сарапталу жүреді; сондықтан атмосферадағы иондардың саны үздіксіз көбейе бермейді. Зарядталған бөлшектерге ауаның молекулалары қосылып, жеңіл ион дейтіндерді түзеді. Аэрозолдарға қосылып, оларға өздерінің зарядтарын беру арқылы жеңіл иондар ірірек ауыр иондар түзеді. Атмосфе-раның иондануы иондардың концентрациялануынан олардың 1 см³-дегі мөлшеріне қарай байқалады.

Атмосфераның электр өткізгіштігі иондардың концентрация мен қозғалғыштығына байланысты. Биіктеген сайын иондардың концентрациясы күшейе түсетіндіктен электр өткізгіштік те арта береді де, 100—250 км биіктікте максималдық жағдайына жетеді.

Атмосферадағы зарядтар мен жер бетіндегі зарядтардын бірге әрекет жасауының нәтижесінде атмосфераның электр өрісі пайда болады. Жер бетімен салыстырғанда атмосфера оң зарядталған. Атмосфера мен жер бетінің арасында оң иондар мен (жер бетінен) теріс иондардың (жер бетіне қарай) тоқтары пайда болады. Атмосфераның төменгі қабаттарындағы электрөрісі өте тұрақсыз болады. Электр құрамына қарай атмосферада нейтраль құрамды қабат — нейтросфера (80 км биіктікке дейін) және ионданған қабат — ионосфера ажыратылады.
2.Атмосфераның құрылысы

Температураның езгеру сипатына қарай атмосфераны –тропосфера, стратосфера, иезосфера, термосфера, экзосфераға бөлеміз. Сфералар бір-бірімен өтпелі қабаттар паузалармен: тропо-, страто-, мезо-, термопаузалармен бөлінген. Бұл бөлуді 1962 ж. Дүние жүзілік метеорологиялық ұйым беқіткен.

Тропосфера атмосфера массасының 80%-тен астамына ие болады. Атмосфераның су буы түгелдей дерлік тропосферада болады. Тропосфераның жоғарғы шекарасы экваторда барынша биік (17 км), ал полюстерде 8—10 км-ге дейін төмендейді. Коңыржай ендіктерде тропосфераның орташа биіктігі 10—12 км. Тропосфераның жоғарғы шекарасының ауытқуы температураға байланысты: қыста бұл шекара биігірек, жазда төменірек орналасады. Бір тәулік ішіндегі оның ауытқуы бірнеше км-ге жетуі мүмкін.

Тропосферада температура жер бетінен тропопаузаға дейін орта есеппен әрбір 100 м-ге 0,6° төмендейді. Тропосферада ауа үнемі сапырылысып отырады, бұлт пайда болады, жауын шашын жауады. Ауаның горизонталь алмасуында батыстан шығысқа бағытталған қозғалысы басым орын алады.

Тропосфераның тікелей жер бетіне жанасып жатқан қабаты жер бетіне іргелес қабат деп аталады. Бұл қабаттағы физикалық процестер жер бетінің әсеріне байланысты ерекше өтеді. Мұнда температураның тәулік ішіндегі және оның жыл бойындағы өзгерістері ерекше анық байқалады.

Температура полюстердің үстіне қарағанда экватордың үстінде әр уақытта жоғары болады (әсіресе қысқы жарты шарда). Экваторлық және полярлық аймақтардағы температураның айырмасы ауаның горизонталь бағытта ауысу себебінен болады. 18—20 км-де биікте жел қыс батыс, жаз — шығыс бағытта соғады. Конвекция дамымаған.

Термосферадағы бөлшектердің қозғалысына магнит өрісі-әсерін тигізеді. 400 км-ден биікте бұның әсері басым. Магнит күші сызықтарын бойлап созылып жатқан зарядталған бөлшектердің бұлттары сағатына жүздеген км жылдамдықпен ауысып жатады. Күн әрекетіне байланысты термосферада поляр шұғыласы пайда болады.

Атмосфераның төменгі тікелей зерттеуге келетін қабаттары көбірек зерттелген. Жоғары жатқан қабаттардың құрылысы мен құрамы ұзақ уақыт бойы қосалқы белгілеріне қарап болжалынып келді. Мәселен, метеориттердің жануы атмосфераның 100 км-ден биікте айтарлықтай тығыз екендігін көрсетті, перламутр және күміс бұлттар сәйкес биіктіктерде су буы бар

екендігін болжауға мүмкіндік береді, ымырт құбылыстары,атмосферадағы дыбыстың таралуы оның құрылысы туралы тұжырымдар үшін мәлімет береді т. т.

Тек XX ғ. 30-жылдарында ғана тұңғыш шар-зондтар (приборларды алып үшатын резина шарлар, шар жарылғаннан кейін приборлар парашютпен түседі) көтерілді. Қазіргі кезде Жерде 600-ден астам радиозонд станциялары жұмыс істейді. Жерге сигнал-мәліметтер беретін радиозондтар құрылықтан

және кемеден ұшырылады. Радиолокаторлар да қолданылады. 1933 ж. бастап адам тікелей стратосфераға өте бастады («СССР-1» стратостаты). Атмосфераны зерттеуде ракеталардың бергені көп. Олардың көтерілу жылдамдығы салмағы 1500 кг болғанда 8000 км/сағ. дейін жетеді.

1950 ж. бастап арнаулы метеорологиялық ракеталар үзбей жіберіліп тұрады (150 км биіктікке дейін). Жоғары биіктіктен дерек әкелетін әрі әлденеше рет пайдаланылатын геофизикалық ракеталар ұшырылады. 1957 ж. Жердің жасанды спутниктері — ұшып жүретін және қозғалмайтын, жарты шардың жартысына бірдей көз жіберуге мүмкіндік беретін ұзақ жұмыс істейтін лабораториялар «іске қосылды» .

Телевизиялық, инфрақызыл, актинометриялық құралдармен жабдықталған арнаулы метеспутниктер атмосфераның жоғарғы қабаттарынан деректер беруді қамтамасыз ете алады. Бір мезгілде және үздіксіз жұмыс істейтін арнаулы спутниктер атмосфера жағдайларының үнемі өзгеріп тұратын жалпы көрінісін көз алдына келтіруге мүмкіндік береді. Атмосфераны зерттеу үшін бірнеше елдер қатынасқан жер бетінен және космостық бақылаулардың тұтас жүйесі құрылады. Біздің елімізде атмосфераны зерттеуді Гидрометеорологиялық қызмет қамтамасыз етеді.

Сутегі төменгі термосферада су буы молекулаларының бөлінуі арқасында түзіледі деп болжалынады. «Қозғалмайтын» спутниктердің орбитасы жер экваторы кеңістігіне, ал олардың жерді айнала айналуының бұрыштық жылдамдығы планетаның өз осінен айналуының бұрыштық жылдамдығына сәйкес келеді. Мұндай спутник жарты шарды түгелдей «көреді» деуге болады. «Қозғалмайтын» екі спутник бір мезгілде бүкіл Жерге «көз жібере» алады.

Жер үшін атмосфераның маңызы орасан зор. Ол Жерді үстіне құлайтын метеориттерден қорғайды, күннің тіршілік біткенді құртып жіберетін ультра күлгін сәулесін жұтып алады. Сонымен бірге атмосфера жердің шашқан ұзын толқынды жылу сәулесін ұстап, жер бетінде тіршілікке қолайлы жылылық жағдай жасайды. Атмосферада ылғал тасымалданады, бұлттар және жауын-шашындар пайда болады. Атмосферасыз Жерде бізге үйреншікті түрдегі тіршілік болмас еді.