Об’єкт і предмет метеорології й кліматології. Основні поняття і складові метеорології.. Основні поняття і складові кліматології.

Об’єкт і предмет метеорології й кліматології. Основні поняття і складові метеорології.. Основні поняття і складові кліматології.

Метеорологія - наука про повітряну оболонку Землі – атмосферу. Від гр. "meteora"- небесні явища або те, що в небі" і "logos"- вчення, - наука про атмосферу Землі і процеси, що в ній відбуваються. Об’єкт вивчення – атмосфера. Предмет вивчення - фізичні процеси і явища, які виникають і розвиваються в земній атмосфері.

-- в атм. безперервно проходять процеси нагрівання й охолодження повітря, що викликає безперервну зміну температури, яка в різних точках Землі різна за один і той же час;

-- в атм. весь час змінюється вміст вологи аналогічно зміні температури повітря;

-- в атм. проходить процес конденсації водяної пари, що приводить до утворення туманів, хмар і різних форм, гідрометеорів;

-- в атм. утв. й випадають опади із хмар у вигляді дощу, снігу, граду, крупи;

-- в атм. безперервно змінюється тиск повітря, в результаті чого виникають складні системи повітряних течій у горизонтальному й вертикальному напрямках, які постійно змінюються.

Структура метеорології: теоретична м, експериментальна м, синоптична м, хімія атмосфери.

Основні поняття:

Погода - фізичний стан атмосфери (тропосфера і нижня стратосфера) в певний момент часу, в тому чи іншому місці.

Стан погоди - період впливу більш тривалих синоптичних утворень, циклонів і антициклонів для конкретних територій (від доби і до тижня і навіть сезонів). Поняття є проміжним між погодою та кліматом і розкриває зміст сезонного розподілу і взаємозв’язку метеорологічних величин та характеристик.

Метеорологічні величини - характеристики стану атмосфери, які виражені в одиницях виміру (атмосферний тиск, температура і вологість повітря, кількість і висота хмар, швидкість і напрям вітру, кількість атмосферних опадів, тощо.)

Метеорологічні явища - характеристики стану атмосфери, без точного кількісного виразу, а їх інтенсивність визначають за якісними характеристиками - термінами "сильний", "помірний", "слабий", або ж метеорологічними величинами. Це – основа вироблення бальної оцінки явиша.

Прикладна метеорологія: прогноз погоди, супутникова м, аграрна, медична, авіаційна, гідрологічна, біологічна, технічна, морська.

Кліматологія походить від гр.: "klima"- нахил і "logos"- вчення.

Клімат - багаторічний режим погоди. С.П.Хромова -"клімат" - сукупність атмосферних умов, що властива даній місцевості в залежності від її географічних особливостей". Клімат – глобальний, регіональний, локальний в сукупності є об’єктом вивчення кліматології. Предмет кліматології – вивчення генезису, фізичної обумовленості клімату, його властивості і характеристики. Структура кліматології: топокліматологія, регіональна, глобальна, палеокліматологія.

 

Прикладні аспекти метеорології. Агрометеорологія.

Агрометеорологія -наука, що вивчає метеорологічні, кліматичні та гідрологічні умови у їх взаємодії з об’єктами та процесами сільськогосподарського виробництва. Агрометеорологія (сільськогосподарська метеорологія) як прикладна наука входить до складу метеорологічної науки. У процесі розвитку агрометеорології на межі геофізичних, географічних, біологічних та сільськогосподарських наук виділились окремі її розділи як самостійні галузі наукових знань: загальна агрометеорологія, агрокліматологія, агрогідрологія, зоометеорологія. Завдання агрометеорології визначаються вимогами ведення сільського господарства, його інтенсифікації шляхом механізації, меліорації земель, селекції високопродуктивних сортів культурних рослин.

Тепловий баланс і температура земної поверхні, приповерхневого шару повітря, грунту і води. Рівняння теплового балансу. Його складові. Причини зміни теплового режиму в системі “земна поверхня-атмосфера”.

а) на земну поверхню поступає сумарна короткохвилева радіація і зустрічне випромінювання атмосфери в довгохвилевому діапазоні. В той же час земна поверхня випромінює довгохвилеву радіацію і таким чином втрачає тепло;

б) до земної поверхні шляхом теплопровідності приходить тепло з атмосфери і з глибини грунту і води. Таким же шляхом теплопровідності тепло від земної поверхні йде в атмосферу, грунт і воду;

в) земна поверхня отримує ще тепло, яке виділяється при конденсації на ній водяної пари з повітря, а при випаровуванні води з земної поверхні витрачається тепло

R ± P ± A ± LE = 0, де

R - радіаційний баланс,

Р - теплообмін між повітрям і земною поверхнею,

А - топлообмін між земною поверхнею і більш глибшими шарами грунту чи води,

Е - втрата при випаровуванні і прихід при конденсації.

 

Тепло в грунті -молекулярна теплопровідність. Воді - турбулентне перемішування водних мас (хвилі, течії, термічна конвекція та випаровування).

Сонячна радіація проникає в воду глибше, ніж в грунт. Теплоємність води також більша, ніж грунту.

Трактування рівняння теплового балансу

Це рівняння дійсне для будь-якого поміжку часу.

Величина балансу - є кількість тепла, що фактично отримує або втрачає за одиницю часу земна поверхня. Це тепло обумовлює зміни її температури.

Коли баланс додатній, то зміни температури земної поверхні додатні, а це значить, що температура її зростає, при від'ємному балансі - температура падає. Подвійні знаки показують, що ці потоки можуть мати різний напрям.

Тепловий баланс земної поверхні дорівнює нулю, але це зовсім не означає, що температура поверхні є незмінна.

Потік тепла направлений в грунт від поверхні землі, то тепло в переважній більшості залишається в поверхневому шарі земної поверхні, що називається діяльним і температура в ньому зростає.

Потік тепла направлений від земної поверхні вверх в повітря, то тепло перш за все втрачає поверхневий шар і його температура падає.

 

 

Чинники кліматоутворення. Кліматичні чинники і кліматичні елементи. Прямі і зворотні зв’язки між компонентами системи.

Процеси і стани, які приводять до виникнення клімату, його підтримки і також змін.

Традиційні: географічна широта, що визначає розподіл сонячного проміння - солярний клімат; розподіл суші і моря - морський і континентальний клімат; висота над рівнем моря - гірський клімат.

Геофізичні - розглядається склад атмосфери, особливо змінні концентрації активних до радіації слідів газів, як і їх зміни в історії землі, та аналіз причин цих відмінностей.

Для клімату часто вирішальне значення має атмосферна циркуляція, яка залежить від первинних кліматичних факторів і визначається, як похідний фактор. Важливими є величини температури і вологості повітря, атмосферних опадів, швидкості та напряму вітру, температура земної поверхні і атмосферний тиск, компоненти радіаційного і теплового балансу, коефіцієнт нерівності поверхні, висота атмосферного пограничного шару, стан погоди, області тиску повітря, океанографічні величини, широта, розподіл суші і моря, рельєф суші, грунти, рослинний і сніговий покрив, морський лід, океанічні течії та інші.. Типи кліматів визначаються географічними чинниками клімату: широта, розподіл суші і моря, рельєф суші, грунти, рослинний і сніговий покрив, морський лід, океанічні течії тощо.

 

Тепловий баланс і температура земної поверхні, приповерхневого шару повітря, грунту і води. Вплив характеру підстилаючої поверхні на температуру поверхні грунту. Відмінності в тепловому режимі грунту і водоймищ.

Тепловий баланс земної поверхні а) на земну поверхню поступає сумарна короткохвилева радіація і зустрічне випромінювання атм. в довгохвилевому діапазоні. В той же час земна поверхня випромінює довгохвилеву радіацію і таким чином втрачає тепло;б) до земної поверхні шляхом теплопровідності приходить тепло з атм. і з глибини грунту і води. Таким же шляхом теплопровідності тепло від земної поверхні йде в атмосферу, грунт і воду;в) земна поверхня отримує ще тепло, яке виділяється при конденсації на ній водяної пари з повітря, а при випаровуванні води з земної поверхні витрачається тепло

R ± P ± A ± LE = 0, де R - радіаційний баланс, Р - теплообмін між повітрям і земною поверхнею, А - топлообмін між земною поверхнею і більш глибшими шарами грунту чи води, Е - втрата при випаровуванні і прихід при конденсації.

Тепло в грунті -молекулярна теплопровідність. Воді - турбулентне перемішування водних мас (хвилі, течії, термічна конвекція та випаровування).Сонячна радіація проникає в воду глибше, ніж в грунт. Теплоємність води також більша, ніж грунту.

 

Вплив характеру підстилаючої поверхні на t поверхні грунту. Вбирна здатність грунту впливає на макс. добові t, а саме чим темніше забарвлення грунту, тим більше він вбирає радіації.Теплоємність грунту -залежить від його гранулометричного складу. Зменшення діаметру частинок грунту - теплоємність зростає. Вона більша, то тим менше він буде нагріватися вдень і охолоджуватися вночі. Добова амплітуда буде незначна. На теплоємність грунту впливає також його вологість.Теплопровідність грунту впливає на добовий хід температури поверхні грунту аналогічно його теплоємності - збільшення теплопровідності грунту зменшує денні максимуми і нічні мінімуми, а значить і величину амплітуди коливань t. Теплопровідність -від пористості і вологості грунту. Велика пористість зменшує теплопровідність грунту, бо в пустотах грунту є багато повітря, через це він є поганим провідником тепла. Вологість грунту навпаки збільшує його теплопровідність.

 

 

ВМО.ВПС.

В Брюсселі була створена Міжнародна метеорологічна організація (ММО), яка після другої світової війни (в 1947 р.) отримала нову назву – "Всесвітня метеорологічна організація" (ВМО) і стала одним із спеціалізованих агенств ООН, основне завдання якого –сприяти міжнародному співробітництву в розвитку гідрометеорологічної сітки, проведенню метеорологічних спостережень, швидкому обміну метеорологічною інф-ю, стандартизації метеорологічних приладів, методів обробки і аналізу результатів спостережень, форм метеорологічного забезпечення галузей народного господарства. ВМО – міжурядова міжнародна організація, членами якої є біля 160 держав і 5 територій (на 1 січня 1992 р.). ВМО має 6 регіональних асоціацій, які складаються із 6 членів Конституційним органом ВМО є Всесвітній метеорологічний конгрес, який скликається раз в чотири роки. Виконком ВМО вибирає президента і трьох віце-президентів.

Проект Всесвітньої служби погоди (ВСП) – найбільша і найвизначніша програма в рамках ВМО за всю історію її існування. Ініціатори розробки проекту ВСП: рос. академік Бугайов і амер. вчений, доктор Векслер. Проект ВСП був розроблений в 60-х рр. ХХ століття. Основу ВСП складають три глобальні системи: 1. Глобальна система спостережень (ГСС); 2. Глобальна система обробки даних (ГСОД);3. Глобальна система телезв'язку (ГСТ).

ГСС – 10.000 наземних метеорол.станцій і до 1.000 аерологічних пунктів радіозондування атм. +кораблі погоди (в Атл. і в Тихому океані) +торгові судна (понад 2000), на борту яких ведуться метеорологічні спостереження +літаки цивільної авіації (бортова погода) + полярно-орбітальні штучні супутники Землі + супутники на геостаціонарних орбітах + буйкові станції.

ГСОД - 3 світові метеорол. центри (Москва, Вашингтон, Мельбурні) + 33-х регіон. метеорол. центри. Всі центри обладнані сучасними ЕВМ, які здійснюють контроль, обробку і аналіз метеорол. інф-ії 2 рази на добу. 4 рази на добу склад. прогностичні карти: приземні, висотні (до висоти 21 км), карти тропопаузи і макс. швидкості вітру.

ГСТ – це система швидкодіючих ліній звязку, які об'єднують світові, нац. та регіон. метеорол. центри. Це забезпечує обмін метеорол. інф-ю на всій Землі. Лінії зв'язку діють як кабельні, так і по радіо, а також з використанням високо-орбітальних супутників зв'язку.

 

 

Термічний вітер.

Термічний вітер. Створюється додатковий баричний градієнт, що співпадає за напрямком з градієнтом температури, а це значить, що він направлений по нормалі до ізотерм. Додаткова складова - термічний вітер. Її необхідно додати до градієнтного вітру на нижньому рівні, щоб отримати градієнтний вітер на верхньому.

 

 

Турбулентність і конвекція.

Турбулентність -Форма руху рідини або газу, коли окремі елементи їх рухаються бурхливо, невпорядковано, по складних траєкторіях.

Конвекція і стійкість атмосфери. Для розвитку конвекції в сухому повітрі необхідно, щоб вертикальні градієнти Т були більші від сухоадіабатичних g>gа, такий стан в атм. називається нестійкою стратифікацією для сухого повітря. У випадку g<gа стратифікація атмосфери буде "сухостійкою", умови розвитку конвекції несприятливі.Стан атмосфери, коли gа = g, називають байдужою стратифікацією конвекція зберігається, але не розвивається.

 

Баричні системи.

•На картах баричної топографії видно різні форми ізобар, що відповідають різним формам ізобаричних поверхонь.

•Ізобари окреслюють області підвищеного і пониженого тисків, які в баричному полі називають баричними системами.

•Розрізняють такі форми ізобар баричних систем: прямолінійні ізобари - ізобари, що приблизно паралельні між собою і подібні до прямих ліній, циклони, антициклони, гребені високого тиску, улоговини, сідловини

Зміни баричного поля з висотою в циклонах і антициклонах

•Ізобари з висотою наближаються в напрямку до ізотерм. Ізотерми в циклонах і антициклонах мають хвилеподібну форму, через несеметричний розподіл температури. Ізобари також хвилеподібні, тобто порушується їх замкнутість.

• Над східною або передньою ділянкою приземного циклону на висотах - гребінь високого тиску, а над антициклоном - барична улоговина.

•Над західною, тобто задньою частиною приземного циклону розташовується барична улоговина, а над приземним антициклоном - баричний гребінь.

•Баричні системи в середній і верхній тропосфері, над циклонами і антициклонами зумовлені високими і низькими температурами.

 

86. Розвиток і становлення метеорології і кліматології на Україні. Історичні аспекти розвитку метеорології на Україні.

 

Розвиток метеорології і кліматології на Україні в ХІХ ст.

• З часу утворення Київської держави з її високою самобутньою культурою можна знайти дані про кліматичні умови тієї години в древніх літописах.

• Це описи екстремальних випадків погоди: дуже високі або дуже низькі температури повітря, значні дощі чи сніги, повені або ж тривалі посухи, а також сильні бурі, гало, полярні сяйва.

Уявлення про метеорологію у древніх славян

• Головна закономірність у метеорологічних явищах, річний цикл природи, була виявлена з незапам’ятних часів, особливо в народів помірних широт, де такі зміни були особливо яскраві.

• В переказах давніх слов'ян, де не раз згадується постійна боротьба доброго і злого початку, світла і темряви, тепла і морозу - Білобога і Чорнобога

Літописи Нестора "Повість временних років ", Софійському, Іпатіївському, Густинському, Львівському й ін.. Проте записи про погоду в літописах поступово зменшуються, а в першій половині XYII ст. і зовсім зникають, що пояснюється зміною форми літописання.

Ці пробіли до початку організації метеорологічних спостережень на Україні і заповнюються південноруськими і запорізькими літописами, польськими хроніками та описами мандрівників.

Найвідоміші папського посла Плано Картіні по дорозі до монголів побував у Києві в 1246 р., а в кінці ХІІІ ст. через Крим проїжджав Марко Поло. Вони описали кліматичні особливості своїх маршрутів.

Особливої уваги заслуговує "Опис України" Боплана (1630-1648), де подається характеристика клімату.

• Початок ХІХ ст. створено ряд любительських метеостанцій:

• Бердичев (1814), Одеса (1821), Полтава (1824),

• Асканія-Нова (1832), Єкатиринослав (1833), Луганськ (1836).

• Морське міністерство (Гідрографічний департамент) створили метеостанції в Херсоні (1825) та Миколаєві (1824)

По мірі накопичення результатів спостережень створюються умови для написання робіт з характеристки кліматів окремих територій.

1848 р. - Н. А. Андрієнко описав клімат Полтавскої губернії

1853 р. - Ф.І.Базінер описав клімат Київскої губернії

1855 р. – В.І.Лапшин описав та клімат Харківської губернії.

У 1884 р. - праця А. І. Воєйкова "Климаты земного шара в особенности России", у якій отримав висвітлення і клімат України.

Перша на Україні метеорологічна обсерваторія виникла в Луганську в 1836 р.. 1839 р. іще юнаком почав спостереження І. І. Руднєв і продовжував їх протягом 68 років без перерви.

У Харківському університеті викладав фізику і метеорологію приват-доцент М.П.Косач, брат Лесі Українки, конструктор приладу для реєстрації сили вітру, електричного термографа.

1895 р. – початок наукової і педагогічної діяльності Д. К. Падаєв, професором університету і Харківського інженерного гідрометеорологічного інституту.

1906 р. Д. К. Педаєв керував метеорологічною сіткою Харківської губернії.

Видані матеріали спостережень за опадами, температурою повітря, дані перших аерологічних спостережень.

Для першого “Кліматичного атласу УРСР” Д. К. Педаєв склав карти ізотерм і текст. Піонер аерологічних і актинометричних досліджень на Україні

Київська обсерваторія відкрита15 травня 1855 року.

З 1858 р. обсерваторією керував професор М. І. Тализін.

З 1863 р. почалась щомісячна публікація результатів метеорологічних спостережень у “Ведомостях” університету.

З 1865 по 1885 р. обсерваторією керував член-кореспондент Сан-Петербургської академії наук М - П. Авенаріус.

Публікація 30 наукових праць, розширення об’єму вимірювань, створення школи метеорологів - це результати його 20-річного керівництва.

З 1885 р. під керівництвом К. Н. Жук а тут розгортаються роботи з вивчення снігового покриву, температури води в Дніпрі і заплавних озерах, були надруковані результати вивчення добового ходу опадів, особливостей злив, граду і ін.

Початі також агрометеорологічні спостереження. К. Н. Жук створив центральну науково-дослідну станцію, на якій виконувались методичні дослідження (Н. І. Данилевський, А. В. Федоров, М.М. Самбикін, Н.К. Софотеров, К.К.Слегфогт і інші).

У 1886 р. А. В. Клоссовський організував на створеній ним сітці метеорологічних станцій південного-заходу Росії спостереження за проростанням сільськогосподарських культур.

А. І. Воейковим підтримував тісний контакт з метеорологами України.

Біля 70 його наукових праць пов'язано з Україною.

 

Альбрехт Пенк

• Пенк вивчав проблеми зледеніння і геоморфології (особливо в Альпах), працював в экспедиціях в горах Іспанії, північного Морокко, Канад и, Австралії, Кита ю, Японії і в ряді інших районів.

• Він є автором піонерної класифікації кліматів.

• Співавтор (з Е. Брікнером) концепції давнього зледеніння (1909). Якраз вони запропонували поділити льодовиковий період на епохи: гюнц, міндель, рісс, вюрм.

• В основi кліматичної класифікації лежать спiввiдношення мiж опадами, випаровуванням i грунтовими водами.

• Видiляє три групи клiматiв:

• 1. Гумідний климат (від лат. humidus — вологий)клімат з надлишковим зволоженням, при якому кількість отриманого сонячного тепла недостатньо для випаровування всієї вологи, що поступає у вигляді опадів; надлишок води переходить поверхневим стоком струмків і річок.

• Розрізняють полярний тип - при наявності багаторічної мерзлоти і відсутності грунтового живлення поверхневих вод;

• фреатичний тип - клімат з частковим просочуванням опадів в грунт і наявність грунтового живлення.

• 2. Аридний клі́мат (лат. aridus — сухий) - кліматпустель і напівпустель. Для аридного клімату характерні: великі добова і річна амплітуди температури повітря; майже повна відсутність або незначна кількість опадів (100—150 мм на рік). Вся отримувана волога швидко випаровується.

• 3.Нiвальнийклімат (від лат. nivalis — сніжний, холодний) — клімат високих широт або високогір’їв, коли твердих опадів випадає більше, ніж встигає розтанути і випаруватись, через що утворюються сніжники і льодовики.

 

Об’єкт і предмет метеорології й кліматології. Основні поняття і складові метеорології.. Основні поняття і складові кліматології.

Метеорологія - наука про повітряну оболонку Землі – атмосферу. Від гр. "meteora"- небесні явища або те, що в небі" і "logos"- вчення, - наука про атмосферу Землі і процеси, що в ній відбуваються. Об’єкт вивчення – атмосфера. Предмет вивчення - фізичні процеси і явища, які виникають і розвиваються в земній атмосфері.

-- в атм. безперервно проходять процеси нагрівання й охолодження повітря, що викликає безперервну зміну температури, яка в різних точках Землі різна за один і той же час;

-- в атм. весь час змінюється вміст вологи аналогічно зміні температури повітря;

-- в атм. проходить процес конденсації водяної пари, що приводить до утворення туманів, хмар і різних форм, гідрометеорів;

-- в атм. утв. й випадають опади із хмар у вигляді дощу, снігу, граду, крупи;

-- в атм. безперервно змінюється тиск повітря, в результаті чого виникають складні системи повітряних течій у горизонтальному й вертикальному напрямках, які постійно змінюються.

Структура метеорології: теоретична м, експериментальна м, синоптична м, хімія атмосфери.

Основні поняття:

Погода - фізичний стан атмосфери (тропосфера і нижня стратосфера) в певний момент часу, в тому чи іншому місці.

Стан погоди - період впливу більш тривалих синоптичних утворень, циклонів і антициклонів для конкретних територій (від доби і до тижня і навіть сезонів). Поняття є проміжним між погодою та кліматом і розкриває зміст сезонного розподілу і взаємозв’язку метеорологічних величин та характеристик.

Метеорологічні величини - характеристики стану атмосфери, які виражені в одиницях виміру (атмосферний тиск, температура і вологість повітря, кількість і висота хмар, швидкість і напрям вітру, кількість атмосферних опадів, тощо.)

Метеорологічні явища - характеристики стану атмосфери, без точного кількісного виразу, а їх інтенсивність визначають за якісними характеристиками - термінами "сильний", "помірний", "слабий", або ж метеорологічними величинами. Це – основа вироблення бальної оцінки явиша.

Прикладна метеорологія: прогноз погоди, супутникова м, аграрна, медична, авіаційна, гідрологічна, біологічна, технічна, морська.

Кліматологія походить від гр.: "klima"- нахил і "logos"- вчення.

Клімат - багаторічний режим погоди. С.П.Хромова -"клімат" - сукупність атмосферних умов, що властива даній місцевості в залежності від її географічних особливостей". Клімат – глобальний, регіональний, локальний в сукупності є об’єктом вивчення кліматології. Предмет кліматології – вивчення генезису, фізичної обумовленості клімату, його властивості і характеристики. Структура кліматології: топокліматологія, регіональна, глобальна, палеокліматологія.