Лекция 1 Предмет изучения метеорологии и климатологии

1. Метеорология как наука. Предмет и задачи.

2. Климатология как наука. Предмет и задачи.

3. Методы, применяемые в метеорологии и климатологии.

4. История развития метеорологии и климатологии.

1. Метеорология как наука. Предмет и задачи

Метеорология – от греч. meteora – нечто в небе, небесное явление и logos – слово, учение, наука. Современному содержанию науки об атмосфере более соответствовал бы термин «аэрология» (aeros – атмосфера, воздух)

Буквально – наука о метеорах (не метеоритах!).

гидрометеоры (дождь, снег, град);

воздушные метеоры (ветер, пыльные бури);

литометеоры (пыль, пыльца);

светящиеся метеоры (радуга, миражи);

огненные метеоры (молния).

Метеорология – наука об атмосфере, ее строении, свойствах и протекающих в ней физических процессах; одна из геофизических наук (до середины XVIII в. включала климатологию).

Метеорология – наука о физических процессах и явлениях в атмосфере Земли в их взаимодействии с земной поверхностью и космической средой.

Структура метеорологии:

Физика атмосферы

Аэрология (учение о методах изучения свободной атмосферы – до высоты 40 км);

Аэрономия (физические и химические процессы в верхних слоях атмосферы, начиная с мезосферы или ионосферы). В настоящее время отдельная наука.

Синоптическая метеорология (учение о макромасштабных процессах и о предсказании погоды на основе их исследования);

Динамическая метеорология (изучение атмосферных движений и связанных с ними преобразований энергии);

Актинометрия (учение о солнечном, земном и атмосферном излучении в условиях атмосферы);

Атмосферная оптика (учение об оптических явлениях в атмосфере, вызываемых рассеянием, преломлением и дифракцией света);

Атмосферное электричество;

Прикладная метеорология (авиационная, медицинская, сельскохозяйственная, лесная и пр.). Использует информацию о погоде при решении оперативных задач промышленности, транспорта, с/х с целью оптимизировать деловые операции.

Задачи :

изучение состава и строения атмосферы;

изучение теплооборота и теплового режима в атмосфере и на земной поверхности;

изучение влагооборота и фазовых преобразований воды в атмосфере во взаимодействии с земной поверхностью;

изучение атмосферных движений – общей циркуляции атмосферы, частей ее механизма и местных циркуляций;

изучение электрического поля атмосферы;

изучение оптических и акустических явлений в атмосфере;

активное воздействие на атмосферу;

построение физико-математических теорий атмосферных процессов, имеющих конечной целью прогноз атмосферных явлений.

2. Климатология как наука. Предмет и задачи

Климатология (от греч. klima – наклон и logos – слово, учение, наука) – наука, посвященная изучению статистического режима состояния атмосферы (климата) и его колебаний, как в пространстве, так и во времени, проявляющихся в совокупности погодных условий за многолетний период. Наука географического цикла.

Климатология занимается не только описанием климата, но и исследованием его физических основ, а также многочисленными практическими приложениями знаний о климате. Климатология связана с астрономией Солнечной системы, океанографией, географией, геологией, геофизикой, биологией, медициной, математикой и др.

Структура климатологии:

общая климатология;

климатография – учение о климатических условиях различных мест земного шара;

динамическая климатология (изучает физические законы, определяющие климат);

учение о методах климатологической обработки метеорологических наблюдений;

статистическая климатология (расчет вероятности возможных экстремальных условий);

прикладная климатология:

биоклиматология (учение о влиянии климата на живые организмы);

сельскохозяйственная климатология;

медицинская климатология;

макроклиматология (планетарный масштаб);

мезоклиматология (региональный масштаб);

микроклиматология (наименьший масштаб).

Задачи климатологии:

выяснение генезиса формирования климата (климатообразования) в результате климатообразующих процессов и под влиянием географических факторов климата;

описание климатов различных областей земного шара, их классификация и изучение распространения;

изучение климатов исторического и геологического прошлого (палеоклиматология);

прогноз изменений климата;

установление закономерностей формирования микроклимата и его классификация;

создание моделей изменения климата в будущем.

Что такое "Метеорология"? Как правильно пишется данное слово. Понятие и трактовка.

Метеорология метеороло?гия наука об атмосфере, о её строении, свойствах и протекающих в ней процессах. Относится к геофизическим наукам. Базируется на физических методах исследований (метеорологические измерения и др.). В пределах метеорологии выделяют несколько разделов и частных дисциплин, изучающих различные категории атм. процессов либо использующих различные методы. К таким разделам относят актинометрию (науку о солнечном, земном и атмосферном излучении, или радиации), синоптическую метеорологию (изучение крупномасштабных процессов, протекающих в атмосфере, и предсказание погоды на основе их анализа), атмосферную оптику и др. Существует также ряд прикладных дисциплин (авиационная, с.-х. метеорология и т. д.), которые иногда объединяют под общим названием прикладная метеорология. Метеорология изучает состав и строение атмосферы; теплооборот и тепловой режим в атмосфере и на поверхности Земли; влагооборот и фазовые переходы воды в атмосфере и на подстилающей поверхности; атмосферные движения (общая циркуляция атмосферы и её составных частей); электрическое поле атмосферы; оптические и акустические явления в атмосфере и др. В современном виде метеорология существует менее 50 лет: лишь в 1960-х гг. стала регулярно поступать информация с метеорологических спутников, а сеть метеорологических станций стала поистине глобальной; приблизительно в то же время были разработаны детальные численные модели атм. процессов.

Метеорология - МЕТЕОРОЛОГИЯ, Ци, ж. Наука о физическом состоянии земной атмосферы и о происходящих в ней процессах.... Толковый словарь Ожегова

Метеорология - наука, изучающая явления, происходящие в земной атмосфере, как-то: давление, температуру, влажность... Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Метеорология - (от греч. meteoros - поднятый вверх, небесный, meteora - атмосферные и небесные явления и...Логия... Большая Советская энциклопедия

Метеорология - МЕТЕОРОЛОГИЯ, метеорологии, мн. нет, ж. Наука о погоде и о других явлениях, происходящих в земной ат... Толковый словарь Ушакова

Метеорология - ж. 1. Научная дисциплина, изучающая земную атмосферу и происходящие в ней процессы... Толковый словарь Ефремовой

Метеорология - МЕТЕОРОЛОГИЯ (от греческого meteora - небесные явления и...логия), наука о земной атмосфере и происх... Современная энциклопедия

Метеорология - МЕТЕОРОЛОГИЯ (от греч. meteora - атмосферные явления и...логия) - наука о земной атмосфере и происх... Большой энциклопедический словарь

Метеорология - наука, изучающая погоду. К М. близко примыкают: климатология, синоптика (предсказание погоды), агро...

Словарь Ефремовой

Метеорология

ж.
Научная дисциплина, изучающая земную атмосферу и происходящие в ней процессы.

Словарь Ушакова

Военно-морской Словарь

Метеорология

наука, изучающая состав и строение атмосферы, а также явления, происходящие в ней (тепловые режимы, движения воздуха, акустические и электрические). Военная метеорология изучает влияние метеорологических условий на действия войск (ВМС), на применение оружия и военной техники.

Словарь Ожегова

МЕТЕОРОЛО ГИЯ, и, ж. Наука о физическом состоянии земной атмосферы и о происходящих в ней процессах. Синоптическая м. (изучение атмосферных процессов в связи с прогнозированием погоды).

| прил. метеорологический, ая, ое.

Энциклопедический словарь

Метеорология

(от греч. meteora - атмосферные явления и...логия), наука о земной атмосфере и происходящих в ней процессах. Основной раздел метеорологии - физика атмосферы. Метеорология изучает состав и строение атмосферы; теплооборот и тепловой режим в атмосфере и на земной поверхности; влагооборот и фазовые превращения воды в атмосфере, движения воздушных масс; электрические, оптические и акустические явления в атмосфере. К метеорологии относятся актинометрия, динамическая и синоптическая метеорология, атмосферная оптика, атмосферное электричество, аэрология, а также др. прикладные метеорологические дисциплины.

Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

Метеорология

Наука, изучающая явления, происходящие в земной атмосфере, как-то: давление, температуру, влажность воздуха, облачность, осадки, дождь, снег и т. д. В отличие от ближайшей к ней науки - физики, науки опытной, - М. наука наблюдательная. Явления, происходящие в земной атмосфере, до крайности сложны и находятся во взаимной зависимости одни от других, и обобщения возможны лишь при наличности обширного, возможно точного материала, добытого наблюдениями (см. Метеорологические наблюдения). Так как воздух теплопрозрачен, т. е. пропускает значительное количество тепла, лишь мало нагреваясь от солнечных лучей, то значительное количество солнечного тепла доходит до поверхности суши и вод земного шара. Так как притом и суша, и вода имеют гораздо большую теплоемкость, чем воздух (при одинаковом объеме первая более 1500 раз, вторая более 3000 раз), то понятно, какое влияние на температуру нижнего слоя воздуха оказывают температура поверхности суши и вод земного шара, а нижние слои воздуха всего более исследованы. Поэтому исследование верхних слоев суши и вод, особенно их температуры, входит в область М. По мере накопления материала и его научной разработки, М. стала разбиваться на части или отделы. Еще сравнительно недавно в М. решительно господствовал метод средних величин (см. Метеорологические наблюдения), в настоящее время он имеет особое значение для климатологии (см. Климаты), т. е. части М., но и здесь все более и более обращают внимание на разности и колебания метеорологических элементов, изображая их не только цифрами, но и более наглядно, на графических таблицах и картах. Чем меньше колебания, тем более постоянен климат и тем большее значение приобретают средние величины. Если же колебания очень велики и часты, то средние величины гораздо меньше характеризуют климаты, чем там, где колебания меньше. Современная М. обращает большое внимание и на крайние величины разных метеорологических элементов, изучение их имеет значение как для чистой науки, так и в применении к практике, например для сельского хозяйства. Все метеорологические явления прямо или косвенно зависят от влияния солнечного тепла и света на Землю; ввиду этого особенное значение имеют два периода: суточный , зависящий от обращения Земли вокруг своей оси, и годовой , зависящий от обращения Земли вокруг Солнца. Чем ниже широта, тем больше относительное значение суточного периода, в особенности температуры (но и других явлений), и тем меньше значение годового. На экваторе длина дня одинакова в течение года, т. е. 12 часов 7 минут, и угол падения солнечных лучей в полдень изменяется лишь в границах от 66 ° 32" до 90°, поэтому на экваторе в течение целого года около полудня получается очень много тепла от солнца, а в течение длинной ночи много и теряется лучеиспусканием, отсюда условия благоприятны для большой суточной амплитуды температуры поверхности почвы и нижнего слоя воздуха, т. е. большой разности между суточной температурой наименьшей и наибольшей. Напротив, температуры суток в разное время года должны разниться очень мало. На полюсах суточный период совершенно исчезает, солнце восходит в день весеннего равноденствия и затем остается над горизонтом до дня осеннего равноденствия, причем более 2-х месяцев постоянно его лучи падают под углом более 20°, а около полугодия солнца совсем не видно. Очевидно, что эти условия должны способствовать очень большой годовой амплитуде температуры на полюсах , резко отличающейся от малой амплитуды, наблюдаемой в тропиках. Суточный и годовой периоды метеорологических явлений - периоды бесспорные, но рядом с ними метеорологи искали и ищут других периодов, частью более коротких, чем годовой, частью более длинных. Из первых обратил на себя особое внимание 26-дневный период обращения Солнца вокруг своей оси, соответствующий, по мнению иных метеорологов, такому же периоду частоты гроз. Из более длинных периодов особенно много вычислений сделано для выяснения вопроса, влияет ли на земную атмосферу большее или меньшее количество солнечных пятен. Период их приблизительно 11-летний, т. е. через такой промежуток повторяются периоды особенно большого и особенно малого количества пятен. В последние годы много писали о 35-летнем периоде, в течение которого чередуются будто бы холодные и влажные годы с теплыми и сухими, но такой период не совпадает с какими-либо известными явлениями на Солнце. Исследования этого рода дали далеко не согласные между собой результаты, и поэтому влияние на нашу атмосферу каких-либо периодов, кроме суточного и годового, можно считать сомнительным.

В последние 30 лет М. все менее и менее довольствуется средними величинами и вообще эмпирическими исследованиями и все более старается проникнуть в сущность явлений, применяя к ним законы физики (особенно учения о теплоте) и механики. Так, все современное учение об изменениях температуры в восходящих и нисходящих движениях воздуха основано на применении законов термодинамики, причем оказалось, что, несмотря на чрезвычайную сложность явлений, в некоторых случаях получаются результаты, очень сходные с теоретическими. Особенно велики в этом вопросе заслуги Ганна (Hann, см.). Все современное учение о движении воздуха основано на применении учений механики, причем метеорологам пришлось самостоятельно разработать законы механики в применении к условиям земного шара. Всего более в этой области сделал Феррель (см.). Точно так же и в вопросах о лучеиспускании солнца, земли и воздуха, особенно в первом, сделано в последние годы очень много, и если наиболее важные работы сделаны физиками и астрофизиками (упомянем особенно о Ланглее, см.), то эти ученые были знакомы с современными требованиями М., весьма ясно выраженными и многими метеорологами, а последние, помимо того, старались возможно быстро воспользоваться достигнутыми результатами, вырабатывая при этом простые способы наблюдения, доступные большому кругу лиц, так что теперь актинометрия все более становится необходимой частью М. Выше было упомянуто о том, что метеорология до сих пор изучала главным образом нижние слои воздуха оттого, что явления здесь легче доступны для изучения и притом имеют большую важность для практической жизни. Но метеорологи уже давно стремятся исследовать слои воздуха, отдаленные от массы земной поверхности. На высоких отдаленных горах воздух соприкасается с весьма малой частью земной поверхности, и притом он находится обыкновенно в таком быстром движении, что цель до некоторой степени достигается устройством горных метеорологических обсерваторий. Они существуют в нескольких странах Европы и Америки (впереди других стран в этом деле стоит Франция) и несомненно оказали и еще окажут большие услуги М. Вскоре по изобретении воздушных шаров ученые задались целью посредством них исследовать слои воздуха, очень удаленные от земной поверхности и очень разреженные, и уже в начале XIX столетия Гей-Люссак предпринимал полеты с научной целью. Но долгое время недостатки техники воздухоплавания и недостаточная чувствительность метеорологических инструментов мешали успехам дела, и лишь с 1893 г., почти одновременно во Франции и Германии, были пущены на огромную высоту (до 18000 м) шары без людей, с самопишущими инструментами. В России это дело также сделало большие успехи, и теперь во Франции, Германии и России предпринимаются одновременные полеты, очень важные в данном деле. Долгое время, после того как М. стала наукой, как начались правильные наблюдения и обобщения, связь между наукой и практикой долго была крайне слаба или даже совсем не существовала. В последние 35 лет это существенно изменилось, и синоптическая или практическая М. получила большое развитие. Она имеет целью не только изучение явлений погоды, но и предвидение или предсказание погоды (см.). Дело началось с более простых явлений, то есть предсказания бурь , для целей мореплавания, в чем уже достигнуты значительные успехи. В настоящее время М. стремится к тому же в интересах сельского хозяйства, но эта задача несомненно сложнее, как по характеру явлений, предсказание которых особенно желательно, то есть осадков (см.), так и по разбросанности хозяйств, трудности предупредить их о вероятном наступлении той или другой погоды. Впрочем, задачи сельскохозяйственной М. далеко не исчерпываются предсказанием погоды в интересах сельского хозяйства; подробное климатологическое изучение всех М. элементов, важных для сельского хозяйства, стоит на первом плане. Сельскохозяйственная М. только что возникает и получила особенное значение в двух обширных земледельческих государствах, России и Соединенных Штатах. Выше было указано на различия методов двух наук, столь близких между собой, как физика и М. По преобладанию наблюдения М. сближается с астрономией. Но тем не менее различие очень велико не только в объекте исследования, но и в другом. Все наблюдения, необходимые для астрономии, могут быть сделаны в нескольких десятках пунктов, целесообразно расположенных на земном шаре; эти наблюдения требуют только людей с большими знаниями и вполне овладевших довольно сложной техникой дела. Иное дело метеорология. Несколько десятков обсерваторий, расположенных самым целесообразным образом по земному шару, с наилучшими наблюдателями и инструментами, все-таки будут далеко недостаточны для изучения очень многих метеорологических явлений. Последние так сложны, так изменчивы в пространстве и во времени, что непременно требуют очень большого количества пунктов наблюдений. Так как было бы немыслимо снабдить десятки и сотни тысяч станций сложными и дорогими инструментами, и еще менее возможно приискать такое число наблюдателей, стоящих на высоте науки и техники, то М. приходится довольствоваться и менее совершенными наблюдениями, и прибегать к содействию широкого круга лиц, не получивших специального образования, но интересующихся явлениями климата и погоды, и выработать для них возможно простые и дешевые инструменты и способы наблюдений. Во многих случаях даже наблюдения ведутся без инструментов. Поэтому ни одна наука так не нуждается в талантливых популярных книгах и статьях, как М.

В настоящее время не имеется полного курса метеорологии, соответствующего современному состоянию науки; единственные два полных курса K ä mtz, "Lehrbuch d. M." (1833) и Schmid, "Lehrbuch der M." (1860) уже значительно устарели во многих частях. Из менее полных руководств, обнимающих все части науки, укажем на von Bebber, "Lehrbuch der M."; Лачинов, "Основы М.". Гораздо короче и популярнее известный курс Mohn, "Grundz ü ge der M."; здесь главное внимание обращено на явления погоды, имеется русский перевод с 1-го немецкого издания: "М., или Наука о погоде". Совершенно самостоятельная книга о погоде: Abercromby, "Weather" (есть немецкий перевод); систематическое руководство по учению о погоде: von Bebber, "Handbuch der aus ü benden Witterungskunde". Книга Поморцева, "Синоптическая М.", по своему характеру стоит посередине вышеупомянутых. По динамической M.: Sprung, "Lehrbuch der М.". По климатологии: Hann, "Handbuch der Klimatologie"; Воейков, "Климаты земного шара". По сельскохозяйственной M.: Houdaille, "Meteorologie agricole"; по лесной М.: Hornberger, "Grundriss der M.". Совершенно популярные, очень краткие курсы "Houzeau et Lancaster Meteorologie"; Skott, "Elementary М.". Сборники наблюдений и периодические издания - см. Метеорологические издания.

Земной шар со всех сторон окружен воздушной оболочкой, которая называется атмосферой. Под воздействием тепла, посту­пающего от Солнца, в атмосфере постоянно совершаются раз­нообразные физические процессы: меняется температура, усили­вается и затихает ветер, образуются и исчезают облака, выпада­ют осадки, нередко возникают грозы и т. п. Изучение совокуп­ности физических явлений в атмосфере составляет предмет ме­теорологии.

Можно сказать, что метеорология, в широком ее понимании, является учением о погоде и климате.

Погодой называется состояние атмосферы в определенный момент или промежуток времени, характеризуемое совокуп­ностью метеорологических элементов в том или ином их сочета­нии и количественном значении. К числу метеорологических элементов относятся температура и влажность воздуха, атмосфер­ное давление, видимость, ветер, облачность, осадки, а также ту­маны, метели, грозы, шквалы и т. п.

С понятием о погоде тесно связано и понятие о климате.

Климатом данной местности называется характерный для нее многолетний режим погоды, обусловленный притоком сол­нечного тепла, циркуляцией атмосферы и характером подстилаю­щей поверхности.

Погода неустойчива, часто меняется, но в данной местности ее повторяемость является более или менее определенной, ха­рактерной именно для данной местности. Поэтому климат, как режим погоды, в течение длительного времени ос­тается почти неизменным.

За последние несколько десятилетий метеорология как наука, изучающая разнообразные свойства земной атмосферы, получила весьма широкое развитие. Из нее выделился ряд родственных, но самостоятельных наук:

1. Синоптическая метеорология, изучающая за­кономерности атмосферной циркуляции и причины изменении погоды в целях ее предсказания.

2. Динамическая метеорология, изучающая фи­зические процессы в атмосфере на основе физико-математическо­го анализа.

3. Аэрология, изучающая свойства высоких слоев ат­мосферы.

4. Климатология, изучающая климаты земного шара.

5. Актинометрия изучающая солнечное, земное и атмосферное излучение, а также разрабатывающая ме­тоды его измерения.

В задачи метеорологии входят:

повсеместные и непрерывные метеорологические наблюдения;

обобщение и изучение материалов наблюдений с целью уста­новления причин изменения метеорологических элементов и яв­лений погоды, установление законов, управляющих их развитием:

разработка методов предсказания погоды и отыскание путей управлении погодой, т. е. подчинения ее воле человека.

Метеорология в своей основе является физической наукой. Многочисленные и разнообразные явления погоды весьма слож­ны и представляют собой результат многих взаимосвязанных физических процессов. Движение воздуха, изменение теплового режима атмосферы, фазовые превращения воды в ней и другие процессы вызываются притоком солнечного тепла. Изучение этих процессов возможно только на основе законов физики, термоди­намики, гидромеханики. То же самое можно сказать и об элек­трических, оптических и звуковых явлениях в атмосфере, изу­чение которых требует непременного использования достижении соответствующих разделов физики.