Погода

Гроза

У природы нет плохой погоды? Наши отношения с атмосферой Земли / Документальный фильм Би-би-си // BBC News - Русская служба (10 дек. 2022 г.) [58:15]

Погода — состояние нижнего слоя атмосферы в данной местности в текущее время или в течение длительного времени (час, сутки, неделя, месяц). Представляет собой совокупность погодных явлений, происходящих в атмосфере в определённом месте и в определённое время, в частности, в гидросфере и тропосфере Земли.

Характеризуется рядом метеорологических элементов.

Обычные погодные явления на Земле — это ветер, облака, атмосферные осадки (дождь, снег и т. д.), туманы, грозы, пыльные бури и метели. Редкие явления включают в себя стихийные бедствия, такие как торнадо и ураганы. Почти все погодные явления происходят в тропосфере (нижняя часть атмосферы). Погода может также возникать в стратосфере и влиять на процессы в тропосфере, но как именно это происходит, науке достоверно не известно.

Многолетний режим погоды в данной местности называют климатом. Понятие погоды относится к текущему состоянию атмосферы, в отличие от понятия климата, которое относится к усредненным атмосферным условиям на основе более длительных записей и измерений.

Выделяют периодические и непериодические изменения погоды. Периодические изменения погоды зависят от суточного и годового вращения Земли. Непериодические обусловлены переносом воздушных масс. Они нарушают нормальный ход метеорологических элементов. Расхождение фазы периодических изменений с характером непериодических приводят к самых резких изменений погоды.

Прогнозирование погоды — это использование достижений науки и техники для предсказания состояния атмосферы в данном месте в определённое время в будущем. Однако атмосфера представляет собой хаотическую систему, и небольшие изменения в одной её части могут привести к большим изменениям в системе в целом. В связи с этим трудно сделать точный прогноз погоды более чем на несколько дней вперед.

Причины

Различия в физических свойствах воздушных масс возникают через изменения угла падения солнечных лучей в зависимости от широты и удаленности региона от океанов. Большая является причиной наличия высотных струйных течений. Барические образования в средних широтах, такие как внетропические циклоны, образуются при развитии волн в зоне высотной струйной течения. Поскольку ось Земли наклонена относительно плоскости ее орбиты, угол падения солнечных лучей зависит от времени года. В среднем ежегодная температура на поверхности Земли изменяется в пределах ± 40 °C. На протяжении сотен тысяч лет изменение орбиты Земли влияет на количество и распределение солнечной энергии на планете, определяя долгосрочный климат.

Разница температур на поверхности в свою очередь вызывает разницу в поле атмосферного давления. Горячая поверхность и нагревает воздух, находящийся над ней, расширяет его, снижая давление и плотность воздуха . Полученный горизонтальный градиент давления ускоряет воздух в сторону низкого давления, создавая ветер. А вследствие работы эффекта Кориолиса при вращении Земли происходит закручивание потока. Примером простой погодной системы являются прибрежные бризы, а сложной — ячейка Хэдли.

Атмосфера — это сложная система, поэтому незначительные изменения в одной ее части могут иметь большое влияние на систему в целом. В истории человечества всегда были попытки управлять погодой. Доказано, что деятельность людей, такая как сельское хозяйство и промышленность, может в некоторых пределах влиять на погоду. Прогноз погоды — это научно и технически обоснованное предположение о будущем состоянии атмосферы в определенной точке или регионе земного шара.

Изучение погоды на других планетах стало полезным для понимания принципов изменения погоды на Земле. Известный объект исследований в Солнечной системе — Большое красное пятно Юпитера, шторм, который существует в течение, по крайней мере, 300 лет. Однако погода не ограничена планетарными телами. Корона Солнца постоянно теряется в космосе, создавая, по сути, очень тонкую атмосферу во всей Солнечной системе. Движение частиц, испускаемых Солнцем, называется солнечным ветром.

Организация метеорологических наблюдений

Первые метеорологические наблюдения начали проводить в древнем Египте, Индии и Китае. В Европе в 1654 году Фердинандом II в Тоскане была создана первая международная метеорологическая сеть. Сеть состояла из 11 станций, 7 из которых разместились в Италии, а остальные — во Франции, Германии, Австрии и Польше.

В России первые инструментальные метеорологические наблюдения начали проводить в Киеве в 1771 году. Большое значение для развития метеорологической науки в России имело открытие университетов, благодаря которым в первой половине XIX века проводились систематические научные исследования в области метеорологии, климатологии, геофизики.

Во второй половине XX века системы метеорологических наблюдений качественно улучшились, что связано с внедрением автоматизированных систем измерения гидрометеорологических параметров и метеорологических спутников Земли. С целью стандартизации, сбора, анализа, обработки и глобального распространения гидрометеорологической информации Всемирная метеорологическая организация (ВМО) в 1963 году создала Всемирную службу погоды, одним из основных компонентов которой является Глобальная система наблюдений, которая охватывает все технические средства для гидрометеорологических наблюдений на земле, на море, в воздухе и в космическом пространстве.

Главными потребителями метеорологической информации является морской флот и авиация. Данные о метеорологическом режиме широко используются при проектировании и эксплуатации различных сооружений — зданий, аэродромов, железных дорог, линий электропередач и т. п. В первую очередь от погодных условий и климата зависит сельское хозяйство. На производительность в значительной степени влияет влажность почвы и воздуха, количество осадков, света, тепла. В конце XIX века сформировалась даже самостоятельная отрасль метеорологии — агрометеорология.

Можно выделить два типа метеорологической информации:

• Первичную информацию о текущей погоде, получаемый в результате метеорологических наблюдений.
• Информацию о погоде в виде различных данных, синоптических карт, аэрологических диаграмм, вертикальных разрезов, карт облачности и т. д.

Успешность составленных прогнозов в значительной степени зависят от качества первичной метеорологической информации.

Синоптические карты

Синоптическая карта (греч. συνοπτικός , «обозримый одновременно») — это географическая карта, на которой условными обозначениями нанесены результаты наблюдений многих метеостанций. Такая карта дает наглядное представление о состоянии погоды в это время. При последовательном составлении карт выясняются направления движения воздушных масс, развитие циклонов, перемещение фронтов. Анализ синоптических карт позволяет предвидеть изменения погоды. Можно отследить изменения состояния атмосферы, в том числе перемещения и эволюции атмосферных возмущений, перемещение, трансформацию и взаимодействие воздушных масс и др. В последние десятилетия синоптическая информация обогатилась результатами аэрологических наблюдений. В последние годы также используется спутниковая информация о состоянии океанов и частей суши, где нет метеостанций. Фотографирование облачных систем с спутников позволяет выявить зарождение тропических циклонов над океанами.

Параметры погоды (метеорологические величины)

Атмосферные явления:

• атмосферные осадки (дождь, снег, град)
• туман
• метель
• гроза
• смерч и т. д.

Величины, определяющие «эквивалентную комфортную температуру»:

• атмосферное давление
• температура воздуха
• влажность воздуха
• скорость и направление ветра

Величины, важные для транспорта и сельского хозяйства:

• дальность видимости
• атмосферная турбулентность
• возможность обледенения
• солнечная радиация
• облачность, продолжительность солнечного сияния
• возможность шторма (на море, большом озере)

Прогноз погоды

Гордон — Диалоги [59] Прогноз погоды

Прогноз погоды — это научно и технически обоснованное предположение о будущем состоянии атмосферы в определенном месте. Люди пробовали предсказывать погоду тысячелетиями, но официальные прогнозы появились тольков девятнадцатом веке. Для составления прогноза погоды собираются количественные данные о текущем состоянии атмосферы, и с помощью научного понимания атмосферных процессов проектируется, как изменится состояние атмосферы.

Если раньше прогнозы основывались в основном на изменении атмосферного давления, текущих погодных условий и состояния неба, то сейчас для определения будущей погоды применяются модели прогнозирования. Участие человека необходимо для выбора наиболее подходящей модели прогнозирования, на которой в дальнейшем будет основываться прогноз. Это включает в себя умение выбрать шаблон модели, учет взаимосвязи удаленных событий, знание принципов работы и особенностей выбранной модели. Сложная природа атмосферы, необходимость мощной вычислительной техники для решения уравнений, описывающих атмосферу, наличие погрешностей при измерении начальных условий и неполное понимание атмосферных процессов означают, что точность прогноза снижается. Чем больше разница между текущей датой и датой, на которую делается прогноз (диапазон прогноза), тем меньше точность. Использование нескольких моделей и приведение их к единому результату помогает снизить погрешность и получить наиболее вероятный результат.

Прогнозами погоды пользуются многие. Важными прогнозами является штормовые предупреждения, так как они используются для защиты жизни и имущества. Прогнозы температуры и осадков важны для сельского хозяйства, а следовательно, для трейдеров на фондовых рынках . Температурные прогнозы нужны тепловым сетям для оценки потребности в тепловой энергии. Ежедневно люди пользуются прогнозом погоды, чтобы решить, что одеть в этот день. Прогнозы дождей, снега и сильных ветров используются для планирования работ и отдыха на свежем воздухе.

Влияние на людей

Погода оказывает огромное влияние на жизнь людей, как в исторической перспективе так и в настоящее время. Наряду с климатическими изменениями, вызывающими постепенные сдвиги в человеческих сообществах (например, расширение пустынь на Ближнем Востоке, образование мостов между островами и даже континентами в ледниковые периоды), менее продолжительные выходящие за привычные нормы погодные явления, оказывают влияние на динамику популяции человека в различных географических областях, и самым прямым образом вмешиваются в ход исторических событий.

Резкие штормовые ветра неожиданно подувшие в 1281 году, спасли изолированную от мира Японию от флота монгольского завоевателя хана Хубилая. Малый ледниковый период привёл к снижению урожайности зерновых и крупнейшему голоду в истории Европы. Например, голод 1596-1597 годов унес треть населения Финляндии. Ураган «Катрина» переселил более миллиона человек из центральной части побережья Мексиканского залива по всей территории США.

Хотя погода влияет на людей радикально, она воздействует на каждого и более простыми способами. Люди плохо переносят перепады температуры, влажности, атмосферного давления и ветра. Погода также влияет на настроение, самочувствие и сон.

Воздействие на погоду

На протяжении всей истории человеком, и человеческим обществом в целом, предпринимались попытки воздействовать на погоду, начиная с древних ритуалов вызывания дождя у пшеницы и заканчивая военной метеорологической операцией «Попай», проводимой вооруженными силами США, — попыткой продлить вьетнамский муссон, чтобы перекрыть пути снабжения коммунистического ополчения Национального фронта освобождения в Южном Вьетнаме из Северного Вьетнама. Лучше всего у человека получаются попытки разгона грозовых облаков, методы рассеивания тумана и низких слоистых облаков в аэропортах, методы создания искусственного снега в горах.

Человек также оказывает влияние на погоду в результате некоторых видов своей деятельности, таких как земледелие и промышленность. Это является причиной возникновения следующих погодных явлений, наносящих большой вред окружающей среде: кислотные дожди, загрязнение воздуха, изменение климата и парниковый эффект. Нетрадиционная погода оказывает сильное влияние на многие аспекты цивилизации, такие как экосистемы, природные ресурсы, производство продуктов питания, экономическое развитие и здоровье человека.

Температурные рекорды

Ежегодно температура воздуха на Земле обычно изменяется в пределах ±40 °C. Самая низкая температура воздуха, когда-либо измеренная на Земле, составила −98 °C на севере Антарктиды 31 июля 2010 года. Самая высокая температура воздуха, когда-либо измеренная на Земле, составила 57,7 °C в Эль-Азизия (Ливия) 13 сентября 1922 года, но это значение оспаривается.

Самая высокая среднегодовая температура 34 °C в Далоле, Эфиопия. Самая низкая среднегодовая температура −51,1 °C на станции Восток. Самая низкая среднегодовая температура в постоянно населенном человеком поселении −19,7 °C в Юрике, Нунавут, Канада.

Роль погоды в формировании рельефа Земли

Погода — один из основных процессов, формирующих рельеф Земли. В процессе выветривания горные породы и почва разрушаются на составные части. Они, в свою очередь, могут участвовать в химических реакциях, оказывающих дальнейшее влияние на земную поверхность (например, кислотные дожди), или вновь превращаться в горные породы и почву. То есть погода играет важную роль в эрозии земной поверхности.

Литература

• Брюс Бакли, Эдвард Дж. Хопкинс, Ричард Уайтекер. Погода: Энциклопедический путеводитель. — К.: Махаон-Украина, 2007, с.304
• Батыр Каррыев Катастрофы в природе: климат и погода. Факты, причины, гипотезы и последствия. — М: ЛитРес, 2021. — 470 с. — ISBN 978-5-0050-1349-1.
• Павел Ковриго Метеорология и климатология. — М: ЛитРес, 2020. — 414 с. — ISBN 978-985-06-3435-1.
• Форрестер Фрэнк Тысяча и один вопрос о погоде. — М: Гидрометеоиздат, 1968. — 382 с.