Какие явления связаны с различными атмосферными процессами: Метеорологические природные явления — ОБЖ: Основы безопасности жизнедеятельности

Метеорологические природные явления — ОБЖ: Основы безопасности жизнедеятельности

Эти процессы и явления связаны с различными атмосферными процес­сами, и прежде всего с процессами, происходящими в нижнем слое атмо­сферы — тропосфере. В тропосфере находится около 9/10 всей массы воз­духа. Под влиянием солнечного тепла, поступающего на земную поверх­ность, и силы земного притяжения в тропосфере образуются облака, дождь, снег, ветер.

Воздух в тропосфере перемещается в горизонтальном и вертикальном направлениях. Сильно нагретый воздух вблизи экватора расширяется, ста­новится легче и поднимается вверх. Происходит восходящее движение воз­духа. По этой причине у поверхности Земли вблизи экватора образуется по­яс низкого атмосферного давления. У полюсов из-за низких температур воздух охлаждается, становится более тяжёлым и опускается вниз. Проис­ходит нисходящее движение воздуха. По этой причине у поверхности Зем­ли вблизи полюсов давление высокое.

В верхней тропосфере, наоборот, над экватором, где преобладают вос­ходящие потоки воздуха, давление высокое, а над полюсами — низкое. Воздух всё время движется из области повышенного давления в область пониженного давления. Поэтому поднявшийся над экватором воздух расте­кается к полюсам. Но вследствие вращения Земли вокруг своей оси движу­щийся воздух не доходит до полюсов. Охлаждаясь, он становится тяжелее и опускается примерно у 30

е северной и южной широт, образуя в обоих полушариях области высокого давления.

Большие объёмы воздуха тропосферы, обладающие однородными свой­ствами, называются воздушными массами. Свойства воздушных масс зависят от тех территорий, над которы­ми они сформировались. Перемещаясь, воздушные массы долго сохраняют свои свойства, а встречаясь, взаимодействуют между собой. Перемещение воздушных масс и их взаимодействие определяют погоду в тех местах, ку­да эти воздушные массы приходят. Взаимодействие различных воздушных масс приводит к образованию в тропосфере движущихся атмосферных вих­рей — циклонов и антициклонов.

Циклон — это плоский восходящий вихрь с низким атмосферным дав­лением в центре. Поперечник циклона может составлять несколько тысяч ки­лометров. Погода при циклоне преобладает пасмурная, с сильными ветрами.

Антициклон — это плоский нисходящий вихрь с высоким атмосферным давлением с максимумом в центре. В области высокого давления воздух не поднимается, а опускается. Воздушная спираль раскручивается в северном полушарии по часовой стрелке. Погода при антициклоне малооблачная, без осадков, ветер слабый.

С движением воздушных масс, с их взаимодействием связано появление опасных метеорологических явлений, которые могут стать причиной стихий­ных бедствий. Это тайфуны и ураганы, бури, снежные бури, смерчи, грозы, засуха, сильные морозы и туманы.

ГОСТ Р 22.0.03-95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Природные чрезвычайные ситуации. Термины и определения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
ПРИРОДНЫЕ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
 
ГОССТАНДАРТ РОССИИ
Москва
 
Предисловие
1. РАЗРАБОТАН Центром изучения компьютерных геофизических данных Объединенного Института физики Земли имени О.Ю. Шмидта и Международной Программы ЛИТОСФЕРА с участием рабочей группы специалистов Технического комитета по стандартизации ТК 71 «Гражданская оборона, предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций»
ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 71 «Гражданская оборона, предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций»


2. ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 25 мая 1995 г. № 267
3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
 
ВВЕДЕНИЕ
Установленные в стандарте термины расположены в систематизированном порядке, отражающем систему понятий данной области знаний.
Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.
Приведенные определения можно, при необходимости, изменять, вводя в них производные признаки, раскрывая значения используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в данном стандарте.
Стандартизированные термины набраны полужирным шрифтом; их краткие формы, представленные аббревиатурой, — светлым.
 
СОДЕРЖАНИЕ
1. Область применения
2. Нормативные ссылки
3. Природные чрезвычайные ситуации
3.1. Общие понятия
3.2. Опасные геологические явления и процессы
3.3. Опасные гидрологические явления и процессы
3.4. Опасные метеорологические явления и процессы
3.5. Природные пожары
4. Алфавитный указатель терминов
 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Безопасность в чрезвычайных ситуациях
ПРИРОДНЫЕ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ
Термины и определения
Safety in emergencies. Natural emergencies. Terms and definitions

Дата введения 1996-07-01

 

Настоящий стандарт устанавливает термины и определения понятий безопасности в природных чрезвычайных ситуациях.
Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах документации и литературы по безопасности в чрезвычайных ситуациях, входящих в сферу работ по стандартизации и/или использующих результаты этих работ.

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.1.033-81 ССБТ. Пожарная безопасность. Термины и определения.
ГОСТ 17.6.1.01-83 Охрана природы. Охрана и защита лесов. Термины и определения.
ГОСТ 17713-89 Сельскохозяйственная метеорология. Термины и определения.
ГОСТ 19179-73 Гидрология суши. Термины и определения.
ГОСТ 26883-86 Внешние воздействующие факторы. Термины и определения.

3.1. Общие понятия

3.1.1. природная чрезвычайная ситуация; природная ЧС: Обстановка на определенной территории или акватории, сложившаяся в результате возникновения источника природной чрезвычайной ситуации, который  может повлечь или повлек за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью и (или) окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.
Примечание — Различают природные чрезвычайные ситуации по характеру источника и масштабам.
3.1.2. источник природной чрезвычайной ситуации; источник природной ЧС: Опасное природное явление или процесс, в результате которого на определенной территории или акватории произошла или может возникнуть чрезвычайная ситуация.

3.1.3. поражающий фактор источника природной чрезвычайной ситуации; поражающий фактор источника природной ЧС: Составляющая опасного природного явления или процесса, вызванная источником природной чрезвычайной ситуации и характеризуемая физическими, химическими, биологическими действиями или проявлениями, которые определяются или выражаются соответствующими параметрами.
3.1.4. поражающее воздействие источника природной чрезвычайной ситуации; поражающее воздействие источника природной ЧС: Негативное влияние одного или совокупности поражающих факторов источника природной чрезвычайной ситуации на жизнь и здоровье людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду.

3.1.5. опасное природное явление: Событие природное происхождения или результат деятельности природных процессов, которые по своей интенсивности, масштабу распространения и продолжительности могут вызвать поражающее воздействие на людей, объекты экономики и окружающую природную среду.
3.1.6. стихийное бедствие: Разрушительное природное и (или) природно-антропогенное явление или процесс значительного  масштаба, в результате которого может возникнуть или возникла угроза жизни и здоровью людей, произойти разрушение или уничтожение материальных ценностей и компонентов окружающей природной среды.
3.1.7. природно-техногенная катастрофа: Разрушительный процесс, развивающийся в результате нормального взаимодействия технологических объектов с компонентами окружающей природной среды, приводящий к гибели людей, разрушению и повреждению объектов экономики и компонентов окружающей природной среды.
3.1. 8. зона природной чрезвычайной ситуации; зона природной ЧС: Территория или акватория, на которой в результате возникновения источника природной чрезвычайной ситуации или распространения его последствий из других районов возникла природная чрезвычайная ситуация.
3.1.9. зона вероятной природной чрезвычайной ситуации; зона вероятной природной ЧС: Территория или акватория, на которой существует либо не исключена опасность возникновения природной чрезвычайной ситуации.

3.2. Опасные геологические явления и процессы

3.2.1. опасное геологические явление: Событие геологического происхождения или результат деятельности геологических процессов, возникающих в земной коре под действием различных природных или геодинамических факторов или их сочетаний, оказывающих или могущих оказать поражающие воздействия на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду.

3. 2.2. сейсмическое воздействие: — по ГОСТ 26883.
3.2.3. сейсмическая безопасность: Состояние защищенности населения, объектов экономики и окружающей природной среды от опасностей, возникающих в результате землетрясения.
3.2.4. обеспечение сейсмической безопасности: Принятие и соблюдение правовых норм, выполнение эколого- и сейсмозащитных правил и требований, а также комплекса организационных, прогнозных, инженерно-технических, сейсмозащитных и специальных мероприятий, направленных на обеспечение защиты от воздействия поражающих факторов землетрясения людей, объектов экономики и окружающей природной среды.
3.2.5. сейсмическое районирование: Выделение областей, районов или отдельных участков местности на поверхности Земли по степени потенциальной сейсмической опасности, осуществляемое на базе комплексного анализа геологических и геофизических данных.
3.2.6. сейсмоопасная область: Горно-складчатая область или активная платформа, в пределах которой могут произойти землетрясения, степень потенциальной сейсмической опасности которых характеризуется макросейсмической интенсивностью и максимально возможным ускорением колебания почвы при землетрясении.
3.2.7. сейсмическая волна: Упругие колебания, распространяющиеся в Земле от очагов землетрясений и взрывов.
3.2.8.
сейсмическая шкала:
Шкала для оценки интенсивности землетрясения на поверхности Земли.
3.2.9. землетрясение: Подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии Земли и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.
3.2.10. очаг землетрясения: Область возникновения подземного удара в толще земной коры или верхней мантии, являющегося причиной землетрясения.
3.2.11. эпицентр землетрясения: Проекция центра очага землетрясения на земную поверхность.
3.2.12. прогноз землетрясения: Определение или уточнение места или района вероятного землетрясения, интервалов времени и энергии или магнитуды, в пределах которых ожидается землетрясение.
3.2.13. предвестник землетрясения: Один из признаков предстоящего или вероятного землетрясения, выражаемый в виде форшоков, деформаций земной поверхности, изменений параметров геофизических полей, состава и режима подземных вод, состояния и свойств вещества в зоне очага вероятного землетрясения.
3.2.14. вулкан: Геологическое образование, возникающее над каналами и трещинами в земной коре, по которым на земную поверхность извергаются лава, пепел, горячие газы, пары воды и обломки горных пород.
3.2.15. вулканическое землетрясение: Слабое колебание земной поверхности, вызываемое дрожанием стенок магмопроводящих каналов при движении магмы в процессе подготовки или в момент вулканического извержения.
3.2.16. вулканическое извержение: Период активной деятельности вулкана, когда он выбрасывает на земную поверхность раскаленные или горячие твердые, жидкие и газообразные вулканическое продукты и изливает лаву.
3.2.17. лава: Раскаленная жидкая или очень вязкая масса изливающаяся на поверхность Земли при извержении вулканов.
3.2.18. лавовый поток: Форма залегания лавы, излившейся из вулкана, характеризующаяся значительной, достигающей нескольких десятков километров длиной при относительно небольшой ширине и мощности.
3.2.19. обвал: Отрыв и падение больших масс горных пород на крутых и обрывистых склонах гор, речных долин и морских побережий, происходящие главным образом за счет ослабления связности горных пород под влиянием процессов выветривания, деятельности поверхностных и подземных вод.
3.2.20. оползень: Смещение масс горных пород по склону под воздействием собственного веса и дополнительной нагрузки вследствие подмыва склона, переувлажнения, сейсмических толчков и иных процессов.
3.2.21. противооползневая защита: Комплекс охранно-ограничительных мероприятий и инженерно-технических мероприятий, направленных на предотвращение возникновения и развития оползневого процесса, защиту людей и территорий от оползней, а также своевременное информирование органов исполнительной власти или местного самоуправления и населения об угрозе возникновения оползня.

3.3. Опасные гидрологические явления и процессы

3.3.1. опасное гидрологическое явление: Событие гидрологического происхождения или результат гидрологических процессов, возникающих под действием различных природных или гидродинамических факторов или их сочетаний, оказывающих поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду.
3.3.2. наводнение: — по ГОСТ 19179.
3.3.3. половодье: — по ГОСТ 19179.
3.3.4. паводок: Фаза водного режима реки, которая может многократно повторяться в различные сезоны года, характеризующаяся интенсивным, обычно кратковременным увеличением расходов и уровней вода, и вызываемая дождями или снеготаянием во время оттепелей.
3.3.5. катастрофический паводок: — по ГОСТ 19179.
3.3.6. затор: — по ГОСТ 19179.
3. 3.7. зажор: — по ГОСТ 19179.
3.3.8. цунами: Морские волны, возникающие при подводных и прибрежных землетрясениях.
3.3.9. затопление: Покрытие территории водой в период половодья или паводков.
3.3.10. подтопление: Повышение уровня грунтовых вод, нарушающее нормальное использование территории, строительство и эксплуатацию расположенных на ней объектов.
3.3.11. зона затопления: Территория, покрываемая водой в результате превышения притока воды по сравнению с пропускной способностью русла.
3.3.12. зона вероятного затопления: Территория, в пределах которой возможно или прогнозируется образование зоны затопления.
3.3.13. зона катастрофического затопления: Зона затопления, на которой произошла гибель людей, сельскохозяйственных животных и растений, повреждены или уничтожены материальные ценности, а также нанесен ущерб окружающей природной среде.
3.3.14. зона вероятного катастрофического затопления: Зона вероятного затопления, на которой ожидается или возможна гибель людей, сельскохозяйственных животных и растений, повреждений или уничтожение материальных ценностей, а также ущерб окружающей природной среде.
3.3.15. сель: — по ГОСТ 19179.
3.3.16. селеопасная территория: Территория, характеризуемая интенсивностью развития селевых процессов, представляющих опасность для людей, объектов экономики и окружающей природной среды.
3.3.17. противоселевая защита: Комплекс охранно-ограничительных и инженерно-технических мероприятий, направленных на предотвращение возникновения и развития селевых процессов, а также своевременное информирование органов исполнительной власти или местного самоуправления и населения об угрозе возникновения селей.
3.3.18. лавина: Быстрое, внезапно возникающее движение снега и (или) льда вниз по крутым склонам гор, представляющее угрозу жизни и здоровья людей, наносящее ущерб объектам экономики и окружающей природной среде.
3.3.19. лавиноопасная территория: Горная местность, на которой существует потенциальная опасность схода лавин, приводящих или способных привести к угрозе жизни и здоровью людей, ущербу объектам экономики и окружающей природной среде.
3.3.20. противолавинная защита: Комплекс охранно-ограничительных и инженерно-технических мероприятий, направленных на предотвращение возникновения лавинообразующих процессов, а также своевременное информирование органов исполнительной власти или местного самоуправления и населения об угрозе схода лавин.

3.4. Опасные метеорологические явления и процессы

3.4.1. опасное метеорологическое явление: Природные процессы и явления, возникающие в атмосфере под действием различных природных факторов или их сочетаний, оказывающие или могущие оказать поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду.
3.4.2. сильный ветер: Движение воздуха относительно земной поверхности со скоростью или горизонтальной составляющей свыше 14 м/с.
3.4.3. вихрь: Атмосферное образование с вращательным движением воздуха вокруг вертикальной или наклонной оси.
3.4.4. ураган: Ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого превышает 32 м/с.
3.4.5. циклон: Атмосферное возмущение с пониженным давлением воздуха и ураганными скоростями ветра, возникающее в тропических широтах и вызывающее огромные разрушения и гибель людей.
Примечание — Местное название тропического циклона — тайфун.
3.4.6. шторм: Длительный очень сильный ветер со скоростью свыше 20 м/с, вызывающий сильные волнения на море и разрушения на суше.
3.4.7. смерч: Сильный маломасштабный атмосферный вихрь диаметром до 1000 м, в котором воздух вращается со скоростью до 100 м/c, обладающий большой разрушительной силой.
3.4.8. шквал: Резкое кратковременное усилие ветра до 20-30 м/с и выше, сопровождающееся изменением его направления, связанное с конвективными процессами.
3.4.9. продолжительный дождь: Жидкие атмосферные осадки, выпадающие непрерывно или почти непрерывно в течение нескольких суток, могущие вызвать паводки, затопление и подтопление.
3.4.10. гроза: Атмосферное явление, связанное с развитием мощных кучево-дождевых облаков, сопровождающееся многократными электрическими разрядами между облаками и земной поверхностью, звуковыми явлениями, сильными осадками, нередко с градом.
3.4.11. ливень: Кратковременные атмосферные осадки большой интенсивности, обычно в виде дождя или снега.
3.4.12. град: Атмосферные осадки, выпадающие в теплое время года, в виде частичек плотного льда диаметром от 5 мм до 15 см, обычно вместе с ливневым дождем при грозе.
3. 4.13. снег: Твердые атмосферные осадки, состоящие из ледяных кристаллов или снежинок различной формы, выпадающие из облаков при температуре воздуха ниже 0 °С.
3.4.14. гололед: Слой плотного льда, образующийся на земной поверхности и на предметах при намерзании переохлажденных капель дождя или тумана.
3.4.15. заморозок: — по ГОСТ 17713.
3.4.16. сильный снегопад: Продолжительное интенсивное выпадение снега из облаков, приводящее к значительному ухудшению видимости и затруднению движения транспорта.
3.4.17. сильная метель: Перенос снега над поверхностью земли сильным ветром, возможно в сочетании с выпадением снега, приводящий к ухудшению видимости и заносу транспортных магистралей.
3.4.18.туман: Скопление продуктов конденсации в виде капель или кристаллов, взвешенных в воздухе непосредственно над поверхностью земли, сопровождающееся значительным ухудшением видимости.
3.4.19. пыльная буря: Перенос больших количеств пыли или песка сильным ветром, сопровождающийся ухудшением видимости, выдуванием верхнего слоя почвы вместе с семенами и молодыми растениями, засыпанием посевов и транспортных магистралей.
3.4.20. засуха: Комплекс метеорологических факторов в виде продолжительного отсутствия осадков в сочетании с высокой температурой и понижением влажности воздуха, приводящий к нарушению водного баланса растений и вызывающий их угнетение или гибель.

3.5. Природные пожары

3.5.1. природный пожар: Неконтролируемый процесс горения, стихийно возникающий и распространяющийся в природной среде.
3.5.2. пожар: — по ГОСТ 12.1.033.
3.5.3. ландшафтный пожар: — по ГОСТ 17.6.1.01.
3.5.4. лесной пожар: — по ГОСТ 17.6.1.01.
3.5.5. степной пожар: Естественно возникающее или искусственно вызываемые палы в степях.
3.5.6. торфяной пожар: Возгорание торфяного болота, осушенного или естественного, при перегреве его поверхности лучами солнца или в результате небрежного обращения людей с огнем.
3.5.7. зона пожаров: Территория, в пределах которой в результате стихийных бедствий, аварий или катастроф, неосторожных действий людей возникли и распространились пожары.
3.5.8. тушение пожара: — по ГОСТ 12.1.033.
3.5.9. локализация пожара: — по ГОСТ 12.1.033.
3.5.10. ликвидация пожара: — по ГОСТ 12.1.033.
3.5.11. государственная лесная охрана: — по ГОСТ 17.6.1.01.

бедствие стихийное 3.1.6
безопасность сейсмическая 3.2.3
буря пыльная 3. 4.19
ветер сильный 3.4.2
вихрь 3.4.3
воздействие источника природной  
чрезвычайной ситуации поражающее 3.1.4
воздействие источника природной ЧС  
поражающее 3.1.4
воздействие сейсмическое 3.2.2
волна сейсмическая 3.2.7
вулкан 3.2.14
гололед 3.4.14
град 3.4.12
гроза 3. 4.10
дождь продолжительный 3.4.9
зажор 3.3.7
заморозок 3.4.15
засуха 3.4.20
затопление 3.3.9
затор 3.3.6
защита противолавинная 3.3.20
защита противооползневая 3.2.21
защита противоселевая 3.3.17
землетрясение 3.2.9
землетрясение вулканическое 3.2.15
зона затопления 3. 3.11
зона затопления вероятного 3.3.12
зона затопления вероятного катастрофического 3.3.14
зона затопления катастрофического 3.3.13
зона пожаров 3.5.7
зона ситуации чрезвычайной природной 3.1.8
зона ситуации чрезвычайной природной вероятной 3.1.9
зона ЧС природной 3.1.8
зона ЧС природной вероятной 3.1.9
извержение вулканическое 3.2.16
источник ситуации чрезвычайной природной 3.1.2
источник ЧС природной 3.1.2
катастрофа природно-техногенная 3.1.7
лава 3.2.17
лавина 3.3.18
ливень 3.4.11
ликвидация пожара 3.5.10
локализация пожара 3.5.9
метель сильная 3.4.17
наводнение 3.3.2
обвал 3.2.19
обеспечение безопасности сейсмической 3.2.4
область сейсмоопасная 3.2.6
оползень 3.2.20
охрана государственная лесная 3.5.11
очаг землетрясения 3.2.10
паводок 3.3.4
паводок катастрофический 3.3.5
подтопление 3.3.10
пожар 3.5.2
пожар ландшафтный 3.5.3
пожар лесной 3.5.4
пожар природный 3.5.1
пожар степной 3.5.5
пожар торфяной 3.5.6
половодье 3.3.3
поток лавовый 3.2.18
предвестник землетрясения 3.2.13
прогноз землетрясения 3.2.12
районирование сейсмическое 3.2.5
сель 3.3.15
ситуация чрезвычайная природная 3.1.1
смерч 3.4.7
снег 3.4.13
снегопад сильный 3.4.16
территория лавиноопасная 3.3.19
территория селеопасная 3.3.16
туман 3.4.18
тушение пожара 3.5.8
ураган 3.4.4
фактор источника природной чрезвычайной  
ситуации поражающий 3.1.3
фактор источника природной ЧС поражающий 3.1.3
циклон 3.4.5
цунами 3.3.8
ЧС природная 3.1.1
шкала сейсмическая 3.2.8
шквал 3.4.8
шторм 3.4.6
эпицентр землетрясения 3.2.11
явление опасное геологическое 3.2.1
явление опасное гидрологическое 3.3.1
явление опасное метеорологическое 3.4.1
явление опасное природное

 

Географический факультет

Метеороло́гия (от греч. μετέωρος, metéōros, атмосферные и небесные явления и -λογία, -логия) — наука о строении и свойствах земной атмосферы и совершающихся в ней физических процессах. Во многих странах метеорологию называют физикой атмосферы, что в большей степени соответствует её сегодняшнему значению.

Основные объекты исследования

  • физические, химические процессы в атмосфере
  • состав атмосферы
  • строение атмосферы
  • тепловой режим атмосферы
  • влагообмен в атмосфере
  • общая циркуляция атмосферы
  • электрические поля
  • оптические и акустические явления
  • циклоны
  • антициклоны
  • ветра
  • фронты
  • климат
  • погода
  • облака

 

История науки

 

Первые исследования в области Метеорологии относятся к античному времени (Аристотель). Развитие Метеорологии ускорилось с 1-й половины 17 в., когда итальянские учёные Г. Галилей и Э. Торричелли разработали первые метеорологические приборы — барометр и термометр.

В 17—18 вв. были сделаны первые шаги в изучении закономерностей атмосферных процессов. Из работ этого времени следует выделить метеорологические исследования М. В. Ломоносова и Б. Франклина, которые уделяли особое внимание изучению атмосферного электричества. В этот же период были изобретены и усовершенствованы приборы для измерения скорости ветра, количества выпадающих осадков, влажности воздуха и др. метеорологических величин. Это позволило начать систематические наблюдения за состоянием атмосферы при помощи приборов, сначала в отдельных пунктах, а в дальнейшем (с конца 18 в.) на сети метеорологических станций. Мировая сеть метеорологических станций, проводящих наземные наблюдения на основной части поверхности материков, сложилась в середине 19 в.

Наблюдения за состоянием атмосферы на различных высотах были начаты в горах, а вскоре после изобретения аэростата (конец 18 в.) — в свободной атмосфере. С конца 19 в. для наблюдения за метеорологическими величинами на различных высотах широко используются шары-пилоты и шары-зонды с самопишущими приборами. В 1930 советский учёный П. А. Молчанов изобрёл радиозонд — прибор, передающий сведения о состоянии свободной атмосферы по радио. В дальнейшем наблюдения при помощи радиозондов стали основным методом исследования атмосферы на сети аэрологических станций. В середине 20 в. сложилась мировая актинометрическая сеть, на станциях которой производятся наблюдения за солнечной радиацией и её преобразованиями на земной поверхности; были разработаны методы наблюдений за содержанием озона в атмосфере, за элементами атмосферного электричества, за химическим составом атмосферного воздуха и др. Параллельно с расширением метеорологических наблюдений развивалась климатология, основанная на статистическом обобщении материалов наблюдений. Большой вклад в построение основ климатологии внёс А. И. Воейков, изучавший ряд атмосферных явлений: общую циркуляцию атмосферы, влагооборот, снежный покров и др.

В 19 в. получили развитие эмпирические исследования атмосферной циркуляции с целью обоснования методов прогнозов погоды. Работы У. Ферреля в США и Г. Гельмгольца в Германии положили начало исследованиям в области динамики атмосферных движений, которые были продолжены в начале 20 в. норвежским учёным В. Бьеркнесом и его учениками. Дальнейший прогресс динамической Метеорологии ознаменовался созданием первого метода численного гидродинамического прогноза погоды, разработанного советским учёным И. А. Кибелем, и последующим быстрым развитием этого метода.

В середине 20 в. большое развитие получили методы динамической Метеорологии в изучении общей циркуляции атмосферы. С их помощью американские метеорологи Дж. Смагоринский и С. Манабе построили мировые карты температуры воздуха, осадков и др. метеорологических величин. Аналогичные исследования ведутся во многих странах, они тесно связаны с Международной программой исследования глобальных атмосферных процессов (ПИГАП). Значительное внимание в современной Метеорологии уделяется изучению физических процессов в приземном слое воздуха. В 20—30-х гг. эти исследования были начаты Р. Гейгером (Германия) и др. учёными с целью изучения микроклимата; в дальнейшем они привели к созданию нового раздела Метеорологии — физики пограничного слоя воздуха. Большое место занимают исследования изменений климата, в особенности изучение всё более заметного влияния деятельности человека на климат.

Метеорология в России достигла высокого уровня уже в 19 в. В 1849 в Петербурге была основана Главная физическая (ныне геофизическая) обсерватория — одно из первых в мире научных метеорологических учреждений. Г. И. Вильд, руководивший обсерваторией на протяжении многих лет во 2-й половине 19 в., создал в России образцовую систему метеорологических наблюдений и службу погоды. Он был одним из основателей Международной метеорологической организации (1871) и председателем международной комиссии по проведению 1-го Международного полярного года (1882—83). За годы Советской власти был создан ряд новых научных метеорологических учреждений, к числу которых относятся Гидрометцентр СССР (ранее Центральный институт прогнозов), Центральная аэрологическая обсерватория, институт физики атмосферы АН СССР и др.

Основоположником современной школы динамической Метерологии был А. А. Фридман. В его исследованиях, а также в более поздних работах Н. Е. Кочина, П. Я. Кочиной, Е. Н. Блиновой, Г. И. Марчука, А. М. Обухова, А. С. Монина, М. И. Юдина и др. были исследованы закономерности атмосферных движений различных масштабов, предложены первые модели теории климата, разработана теория атмосферной турбулентности. Закономерностям радиационных процессов в атмосфере были посвящены работы К. Я. Кондратьева.

В работах А. А. Каминского, Е. С. Рубинштейн, Б. П. Алисова, О. А. Дроздова и др. советских климатологов был детально изучен климат нашей страны и исследованы атмосферные процессы, определяющие климатические условия. В исследованиях, выполненных в Главной геофизической обсерватории, изучался тепловой баланс земного шара и были подготовлены атласы, содержащие мировые карты составляющих баланса. Работы в области синоптической Метеорологии (В. А. Бугаев, С. П. Хромов, А.С.Зверев и др.) способствовали значительному повышению уровня успешности метеорологических прогнозов. В исследованиях агрометеорологов (Г. Т. Селянинов, Ф. Ф. Давитая и др.) дано обоснование оптимального размещения с.-х. культур на территории нашей страны.

Существенные результаты получены в Советском Союзе в работах по активным воздействиям на атмосферные процессы. Опыты воздействий на облака и осадки, начатые В. Н. Оболенским, получили широкое развитие в послевоенные годы. В результате исследований, проведённых под руководством Е. К. Фёдорова, была создана первая система, позволяющая ослаблять градобитие на большой территории.

 

Метеорология сегодня

 

Характерной чертой современной Метеорологии является применение в ней новейших достижений физики и техники. Так, для наблюдений за состоянием атмосферы используются метеорологические спутники, позволяющие получать информацию о многих метеорологических величинах для всего земного шара. Для наземных наблюдений за облаками и осадками пользуются радиолокационными методами. Всё возрастающее применение находит автоматизация метеорологических наблюдений и обработки их данных. В исследованиях по теоретической Метеорологии широко используются ЭВМ, применение которых имело громадное значение для разработки и усовершенствования численных методов прогнозов погоды. Расширяется использование количественных физических методов исследования в таких областях Метеорологии, как климатология, агрометеорология, биометеорология человека, где ранее они почти не применялись.

Наиболее тесно Метеорология связана с океанологией и гидрологией суши. Эти три науки изучают различные звенья одних и тех же процессов теплообмена и влагообмена, развивающихся в географической оболочке Земли. Связь Метеорологии с геологией и геохимией основана на общих задачах этих наук в исследованиях эволюции атмосферы и изменений климатов Земли в геологическом прошлом. В современной Метеорологии широко используются методы теоретической механики, а также материалы и методы многих др. физических, химических и технических дисциплин.

Одна из главных задач Метеорологии — прогноз погоды на различные сроки. Краткосрочные прогнозы особенно необходимы для обеспечения работы авиации; долгосрочные — имеют большое значение для сельского хозяйства. Т. к. метеорологические факторы оказывают существенное влияние на многие стороны хозяйственной деятельности, для обеспечения запросов народного хозяйства необходимы материалы о климатическом режиме. Быстро возрастает практическое значение активных воздействий на атмосферные процессы, в том числе воздействий на облачность и осадки, защиты растений от заморозков и др.

Научными и практическими работами в области Метеорологии руководит Гидрометеорологическая служба СССР, созданная в 1929.

Деятельность метеорологических служб различных стран объединяет Всемирная метеорологическая организация и др. международные метеорологические организации. Международные научные совещания по различным проблемам Метеорологии проводит также Ассоциация метеорологии и физики атмосферы, входящая в состав Геодезического и геофизического союза. Наиболее крупными совещаниями по Метеорологии в РФ являлись Всесоюзные метеорологические съезды. Метеорологические съезды проводятся в России с 1900 года. Последний по времени проведения съезд проводился в СССР в 1971 году. 6-й Всероссийский метеорологический съезд призван стать самым масштабным в новой российской истории событием в области гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды, и он состоялся 14-16 октября 2009 г. Россия, Санкт-Петербург.

Работы, выполняемые в области Метеорологии, публикуются в метеорологических журналах.

 

Наиболее важные исторические даты:

 

  • конец XVII в. (при Петре I) — начались постоянные наблюдения за погодой.
  • 1715 г. — первый в России водомерный пост, по приказу Петра I на Неве у Петропавловской крепости.
  • 10 апреля 1722 по указу Петра Великого в Санкт-Петербурге начались систематические наблюдения за погодой. Записи вёл вице-адмирал Корнелиус Крюйс. Первое время записи были довольно скупы на интересную информацию и выглядели примерно так: «Апрель, 22, воскресенье. Поутру ветер норд-вест; вода також стоит, как выше упомянуто. Пасмурно и студено… в полдни ветр малый норд-вест и дождь после полудня. Тихо и красный день до самого вечера». Позднее наблюдения приняли более научный характер.
  • В 1724 году была образована первая в России метеорологическая станция, а с декабря 1725 года при Академии наук стали проводиться наблюдения при помощи барометра и термометра.
  • 30-е годы XVIII в. — создана сеть из 20 метеостанций («Великая северная экспедиция»).
  • 1 апреля 1849 г. — в Петербурге учреждена «Главная физическая обсерватория» (ГФО). (Ныне «Главная геофизическая обсерватория» им. А. И. Воейкова (ГГО)).
  • 70-е годы XIX в. — массовое развитие сети пунктов гидрологических наблюдений на крупных реках и озёрах.
  • 1 января 1872 г. — ГФО приступила к созданию ежедневных синоптических карт Европы и Сибири и к выпуску метеорологического бюллетеня (дату принято считать днём рождения службы погоды в России).
  • 1892 г. — начал выходить «Метеорологический ежемесячник».
  • 21 июня 1921 г. — В. И. Ленин подписал декрет «Об организации метеорологической службы в РСФСР».
  • Август 1929 г. — постановление СНК СССР об организации единой Гидрометеорологической службы. Создатель и руководитель — А. Ф. Вангенгейм, председатель Гидрометеорологического комитета при СНК СССР.
  • 1 января 1930 г. — начало работу «Центральное бюро погоды».

 

Где работают метеорологи

 

  • Органы Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (отделы прогноза погоды, климатологии, сельскохозяйственной метеорологии).
  • Прогностические подразделениях гражданской и военной авиации.
  • Региональные центры сбора, контроля и анализа информации о состоянии воздушной среды.
  • Сеть метеорологических, аэрологических и актинометрических станций.
  • Научно-исследовательские учреждения, изучающие закономерности климата и разрабатывающие прогнозы климатических изменений.

 

Чем занимаются метеорологи

 

Значительная часть метеорологов занимается прогнозом погоды. Они работают в правительственных и военных организациях и частных компаниях, обеспечивающих прогнозами авиацию, мореплавание, сельское хозяйство, строительство, а также передают их по радио и телевидению.

Другие специалисты проводят наблюдения за уровнем загрязнения, оказывают консультации, преподают или занимаются научно-исследовательской работой. При метеорологических наблюдениях, прогнозе погоды и научных изысканиях все бóльшее значение приобретает электронное оборудование.

Профессиональная практическая деятельность заключается в:

  • научно-исследовательской: участие в разработке физико-математических моделей общей циркуляции атмосферы и климата, включая взаимодействие атмосферы и океана, в их сопоставлении с наблюдениями, анализе чувствительности к различным природным факторам; изучению физических и химических процессов, протекающих в атмосфере и при ее взаимодействии с земной поверхностью и биосферой; осуществление географического и физического анализа атмосферных процессов и явлений, их классификации, установлению эмпирических зависимостей и закономерностей; исследование переноса, трансформации и выведению промышленных и других загрязнений, выбрасываемых в атмосферу;
  • оперативно-производственной: оценка влияния метеорологических факторов на состояние окружающей среды и разработка рекомендаций по их рациональному учету целях охраны природы; метеорологическому обоснованию проектируемых сооружений аэропортов, размещения строительства и др.; участие в экологической экспертизе проектов;
  • проектно-производственной: организация и проведение специальных метеорологических наблюдений; проведение оперативных прогнозов погоды различной заблаговременности и сбору необходимой информации; оценка влияния сложившихся и ожидаемых метеорологических условий на сельское хозяйство, рыболовство и производственную деятельность всех видов транспорта;
  • педагогической (при условии освоения педагогической программы обучения): преподавание метеорологических дисциплин в вузах и средних специальных учебных заведениях; учебно-вспомогательная работа в вузах.

Метеоролог, освоивший основную образовательную программу высшего профессионального образования может продолжить свое образование в аспирантуре по специальностям «Метеорология, климатология и агрометеорология», «Геоэкология», и другим смежным специальностям, а также в магистратуре по направлению «Гидрометеорология».

 

Чем интересна работа метеорологов

 

Погода непрерывно меняется, ее изменения подчинены сложным законам, не до конца еще познанным людьми. Какой бы спокойной ни была она, в любой момент от нее, можно ждать неожиданностей. Метеорологу, особенно синоптику, никогда не приходится иметь дело с одной и той же ситуацией, с одной и той же погодой: разнообразие метеорологических условий в природе так велико, что двух одинаковых карт погоды еще никому не приходилось видеть. Анализ любой ситуации, отражаемой картой погоды любого дня,— всегда новая, не встречавшаяся ранее задача. Воистину с погодой не соскучишься!

Заслуживает быть отмеченной и еще одна привлекательная особенность работы метеоролога: у него есть коллеги практически в любой точке земного шара. Можно отметить удивительную легкость общения между никогда раньше не видевшими друг друга коллегами-метеорологами, где бы они не встречались — в таежной деревушке в Восточной Сибири или на перевалах Гиссарского хребта в Средней Азии, в заповеднике Западного Кавказа или в селениях Алазанской долины, в Грузии, в румынском порту Констанца, в болгарских городах в долине Дуная, в сербских и венгерских селениях, на американских научных станциях в Антарктике, в тропической Австралии в субтропической Новой Зеландии, в бразильских джунглях, аргентинской саванне, в Швейцарских Альпах и на Французской Юре…

Нельзя сбрасывать со счетов и сознание важности труда метеоролога, результаты которого нужны всем отраслям народного хозяйства. Постоянный интерес всеx слоев населения страны к метеорологической информации делает работу метеорологов интересной вдвойне.

Профессия метеоролога относится к числу относительно редких, не массовых и в какой-то мере романтических профессий: метеорологи — непременные участники самых различных экспедиций, они зимуют на полярных станциях, работают в малонаселенных районах, на высокогорных плато и перевалах, на борту океанических кораблей, на аэродромах, летают на самолетах и аэростатах и т. д., и т. п. Все это так, действительно метеорологи вездесущи, им приходится бывать в таких местах, куда люди других профессий не могут надеяться попасть ни при каких обстоятельствах. Но все же не это является главной отличительной чертой работы метеоролога, которая далеко не всегда так романтична, как это может показаться с первого взгляда, и практически всегда требует пунктуальности, упорства и настойчивости в выполнении будничных, повседневных обязанностей. Основное требование к работе метеоролога любой квалификации — объективность. Объективность при выполнении наблюдений, значительная часть которых производится визуально и результаты которых документируются только одним метеонаблюдателем и не могут быть ни проверены, ни исправлены, если будет допущена неточность или ошибка. Объективность при обработке результатов наблюдений, точность их записи цифрами международного кода, делающая их доступными всему миру. Объективность анализа всей суммы данных наблюдений, сведение к минимуму субъективности в их оценке — в этом залог успешности всех видов обеспечения потребителей метеорологической информацией, в том числе и успешности составляемых на основе этого анализа прогнозов погоды… Вторая особенность работы метеоролога — постоянное внимание к объекту наблюдений, изучения и анализа, невозможность отвлечься, хотя бы на время заняться другим делом. Метеоролог за работой — часовой погоды, он на вахте которую нельзя оставить ни на минуту. Он обязан следить за всеми изменениями погоды, сколь бы незначительными они ни были, фиксировать все эти изменения и Считывать. Метеоролог следит за небом постоянно, даже не находясь на работе. Где бы он ни находился и что бы ни стало он мысленно оценивает все происходящее в атмосфере на его глазах. Вместе с тем не существует профессии, в большей степени интернациональной, чем профессия метеоролога. Сама идея выполнения наблюдений за погодой, сбора, обработки и распространения метеорологической информации предусматривает международное сотрудничество, без которого она неосуществима. В самом деле: явления погоды развиваются над земной поверхностью, не считаясь с государственными границами; обмен метеорологической информацией необходим в масштабах всего земного шара, и он возможен только при наличии общедоступного всем метеоспециалистам международного языка, каким являются цифровые метеорологические коды и стандартные символы; результаты наблюдений за погодой и всех метеорологических измерений должны быть сравнимы и сопоставимы между собой, что требует единой для всего мира системы мер, единой методики производства наблюдений, стандартизации приборов, соблюдения точности и сроков измерений метеорологических величин. Метеорологи — люди со специальным образованием. Среди них есть метеонаблюдатели, операторы метеорологических радиолокаторов, техники, инженеры и научные работники. В метеорологической службе вместе с метеорологами работают люди и других специальностей — радиотехники, связисты, механики, телеметристы, электронщики, программисты и операторы ЭВМ и многие другие. Без их помощи нельзя себе представить работу метеорологов, стоящих сегодня на страже погоды.

 

Разделы метеорологии

 

Основной раздел Метеорологии — физика атмосферы, исследующая физические явления и процессы в атмосфере.

Химические процессы в атмосфере изучаются химией атмосферы — новым, быстро развивающимся разделом Метеорологии.

Изучение атмосферных процессов теоретическими методами гидроаэромеханики — задача динамической метеорологии, одной из важных проблем которой является разработка численных методов прогнозов погоды.

Другими разделами Метеорологии являются: наука о погоде и методах её предсказания — синоптическая метеорология и наука о климатах Земли — климатология, обособившаяся в самостоятельную дисциплину. В этих дисциплинах пользуются как физическими, так и географическими методами исследования, однако в последнее время физические направления в них стали ведущими. Влияние атмосферных факторов на биологические процессы изучается биометеорологией, включающей сельско-хозяйственную метеорологию и биометеорологию человека.

В состав физики атмосферы входят: физика приземного слоя воздуха, изучающая процессы в нижних слоях атмосферы; аэрология, посвященная процессам в свободной атмосфере, где влияние земной поверхности менее существенно; физика верхних слоев атмосферы, рассматривающая атмосферу на высотах в сотни км, где плотность атмосферных газов очень мала. Изучением физики и химии верхних слоев атмосферы занимается аэрономия. К физике атмосферы относятся также актинометрия, изучающая солнечную радиацию в атмосфере и её преобразования, атмосферная оптика — наука об оптических явлениях в атмосфере, атмосферное электричество и атмосферная акустика.

 

Специальность и профиль «Метеорология» в ИГУ

 

Сегодня уже никого не надо убеждать в том, что качественное высшее образование — залог успешного, обеспеченного будущего. Оно необходимо каждому человеку в современном мире, чтобы добиться успеха и реализовать себя. Иркутский Государственный Университет (ИГУ) дает возможность получить полноценное высшее образование гидрометеорологического профиля, соответствующее мировым нормам и стандартам.

Существует три основные специальности, по которым готовят кадры метеорологов: собственно метеорологическая, климатологическая и агрометеорологическая. Внутри метеорологической специальности есть несколько специализаций: синоптика, аэрология, морская метеорология авиационная метеорология, радиометеорология, метеорологическое приборостроение и предвычисление погоды (решение задач прогнозирования численными методами с помощью ЭВМ). Синоптики занимаются составлением прогнозов погоды, аэрологи — изучением состояния атмосферы на высотах, морские метеорологи — обеспечением метеорологической информацией морского транспорта, а авиационные метеорологи — воздушного транспорта. Радиометеорологи разрабатывают вопросы использования различных радиотехнических средств для исследования атмосферы. В последние годы наметилась тенденция к развитию еще одной специализации — спутниковой метеорологии, что диктуется непрерывно возрастающей потребностью использования информации метеорологических спутников для нужд народного хозяйства.

При подготовке специалистов-метеорологов на кафедре метеорологии и охраны атмосферы изучаются как самые передовые технологии анализа метеорологической информации, так и методики, проверенные временем. К первым можно отнести моделирование климатических процессов, предсказание погоды с использованием нейросетей, ко вторым — обычный статистический анализ, но уже с привлечением современного программного обеспечения и компьютерного оборудования.

На начальных стадиях студенты получают основные сведения из статистики и приобретают навыки работы на персональных компьютерах. Дальнейшее обучение строится на углублении полученных данных и обучению другим навыкам. Так, для статистического анализа численных рядов, каковыми являются ряды измерений метеорологических характеристик, используются пакеты фирмы StatSoft STATISTICA и фирмы Goldern SoftWare Grapher. Первый обладает возможностями для наиболее полного анализа числовых рядов с применением большинства известных статистических подходов, а второй — представляет эти ряды в виде графика так, что становятся ясными тенденции поведения той или иной метеорологической характеристики.

На старших курсах студентов обучают технологиям, внедряемым в современные службы погоды. К таким относятся, в первую очередь, геоинформационные системы (ГИС). На основе данных, получаемых дважды в сутки из Мировых центров данных в Москве и Вашингтоне, студенты строят и обрабатывают метеорологические карты. На этих картах проводятся изотермы, изобары, атмосферные фронты. Строятся прогностические карты различной заблаговременности и многое другое.

Перспективные направления – палеоклиматология (древние климаты Земли), биометеорология (воздействие климатических условий на живые организмы, циклы солнечной активности Чижевского), медицинская климатология (жизнь и хозяйственная деятельность людей в разных климатических поясах Земли), прогноз погоды на основе спутниковой метеорологии, военная метеорология (разработка так называемого климатического оружия), планетарная метеорология (изучение атмосфер Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна и их спутников), проблемы глобального потепления и озоновых дыр на Земле, компьютерное моделирование метеорологических и климатических процессов.

Специалистам нужно хорошо знать физику, математику и информатику, поэтому на кафедре метеорологии и охране атмосферы физике и математике уделяют внимание не меньшее, нежели собственно географии!

Изменение погоды. Метеорологические явления — урок. География, 6 класс.

Изменения погоды в течение суток связаны с изменениями суточного хода температуры воздуха — похолодание ночью и потепление днём. Изменение температуры воздуха влечёт за собой изменение атмосферного давления, направления и скорости ветра, облачности, выпадение осадков.

 

От положения Земли относительно Солнца зависит количество тепла, поступающего на данную территорию, а значит и сезонные изменения в погоде. В умеренном поясе освещённости ярко выражены \(4\) сезона года. Для жаркого и холодных поясов сезонные изменения погоды выражены слабо, для них характерна погода «вечного» лета и «вечной» зимы соответственно.

 

В атмосфере постоянно наблюдаются метеорологические (погодные) явления. Эти явления вызваны различными природными процессами.

 

Чаще всего можно наблюдать явления, связанные с выпадением атмосферных осадков: ливни, снегопады, туманы и другие. Вследствие электрических явлений в атмосфере возникают грозы, молнии, зарницы, полярные сияния. Заря, радуга, мираж связаны с особенностями прохождения солнечных лучей через атмосферу. Огромные разрушения приносят метеорологические явления, связанные с деятельностью ветра: песчаные бури, ураганы, торнадо и другие.

 

Гало — световое кольцо вокруг Солнца или Луны, которое возникает из-за отражения солнечных лучей от ледяных кристаллов в верхних слоях атмосферы.

 

Рис. \(1\). Лунное гало

 

Мираж — обман зрения при сильно перегретом воздухе в приземном слое, когда вдалеке видно его мнимое отражение в атмосфере.

 

Рис. \(2\). Различные виды миражей в одном месте, снятые в течение шести минут

 

Огни Святого Эльма — электрические разряды в виде светящихся пучков на острых концах высоких предметов (башен, мачт, вершин скал).

 

Рис. \(3\). Огни Святого Эльма

 

Торнадо — гигантский вращающийся атмосферный вихрь, обладающий сильной разрушительной силой.

 

Рис. \(4\). Торнадо

Атмосферные явления и их классификация

В земной атмосфере происходит множество разнообразных физических и химических процессов. Все видимые процессы называются атмосферными явлениями. Их такое огромное количество, что рассказать обо всех весьма сложно, особенно учитывая, что изредка появляются новые, до этого невиданные явления.
Каждое из известных атмосферных явлений можно отнести к одной из пяти групп:

Гидрометеоры

К этой группе относятся все физические и химические процессы, так или иначе связанные с водой, находящейся в атмосфере.

  • — Осадки: дождь, снег, град, морось, снежная крупа, снежные зёрна, ледяная крупа, ледяной дождь, ледяные иглы.
  • — Находящиеся в воздухе: туман, облака, утренняя глория, перламутровые облака, серебристые облака, лентикулярные облака, двояковыпуклые сосцевидные облака.

  • — Поднятые с поверхности Земли в воздух ветром: метель (снежная буря), снежная мгла.

  • — Образуются на поверхности Земли и объектах, находящихся на ней: роса, иней, изморозь, твёрдый (ледяной) налёт, гололёд, гололедица.

Оптические явления

Являются результатом преломления света при его прохождении сквозь атмосферу: заря, радуга, мираж, солнечный столб, венец вокруг Луны, венец вокруг Солнца, глория, гало, цветная луна, антисолнце.

Электрические явления

Видимые или слышимые проявления электричества в атмосфере: шаровая молния, гроза, огни святого Эльма, зарница, вулканические молнии (грязная гроза).

Литометеоры

К этой группе относятся довольно опасные явления. Главной из составляющей являются твёрдые частицы, поднимаемые в воздух с поверхности планеты: пыльная (песчаная) буря, пыльная (песчаная) мгла, песчаный (пыльный) позёмок.

Неклассифицированные

Все остальные атмосферные явления: полярное сияние, мгла, торнадо (смерч), тайфун, шквал, пыльный (песчаный, пылевой) вихрь, небесная дыра, шторм, северное вторжение.

Некоторые из этих явлений красивы, другие — не очень, а третьи — смертельно опасны. Так или иначе, все они являются неотъемлемой частью природы. Изучением их занимается метеорология.

Назовите стихийные бедствия, связанные с процессами в атмосфере, литосфере, гидросфере.

Из стихийных бедствий мне пришлось наблюдать ураган, наводнение, вызванное разливом реки, и небольшое землетрясение. Находясь в районе Сочи, как-то я видела вдалеке небольшой смерч. Разновидностей стихийных бедствий много, но все их можно классифицировать в зависимости от среды, в которой они возникают.

Стихийные бедствия, связанные с процессами в атмосфере

Это явления природы, которые возникают из-за движения атмосферного воздуха. К ним относятся:

  • ураган — это очень сильный ветер. Он опасен тем, что может сорвать и понести в любом направлении элементы крыши, рекламные щиты, ветки деревьев и другие предметы. Иногда ураган отрывает от земли людей и животных. Во время этого стихийного бедствия нужно оставаться дома и держаться подальше от окон. Ураган на море называется штормом. Он вызывает сильное волнение водной поверхности;
  • смерч — это атмосферный вихрь в виде воронки, который образуется в облаке и, кружась, спускается на землю. Разрушительная сила смерча бывает еще больше, чем у урагана, поэтому прятаться от него желательно в подземном убежище или очень крепком здании;
  • удар молнии — это сильнейший электрический разряд, попадание которого в человека часто бывает смертельным. Поэтому во время грозы лучше находиться дома и не пользоваться электроприборами.

Стихийные бедствия, связанные с процессами в литосфере

К ним относят:

  • землетрясение — это толчок, возникающий при сдвиге литосферных плит. При нем необходимо выбежать на открытое место или встать в проем двери;
  • Цунами — гигантская волна, возникшая из-за землетрясения под морем. Спастись от цунами очень сложно, лучшее убежище — верхний этаж крепкого здания;
  • извержение вулкана — это выброс на поверхность земли раскалённой лавы. При угрозе извержения все жители прилегающих районов срочно эвакуируются.

Стихийные бедствия, связанные с процессами в гидросфере

Это различные наводнения. Под наводнением понимают затопление водой участка суши. Причиной наводнений бывают ливневые дожди и быстрое таяние льда в верховьях реки. Спастись от наводнения можно, забравшись на любую возвышенность.

Если вы вдруг пропустили: пять самых популярных публикаций нашего блога

Итоги года: наши лучшие публикации в 2019 году

Команда блога Swagelok

Мы запустили блог справочно-информационного ресурса Swagelok в 2018 году для дополнительной помощи отраслевым специалистам по всему миру в вопросах выбора и внедрения надлежащих техпроцессов, изделий и материалов, чтобы их жидкостные и газовые, а также аналитические системы стали лучшими, насколько это возможно. Если окинуть взглядом наши публикации в блоге за прошлый год, нас очень воодушевляет полученная на них реакция, демонстрирующая, что эти публикации находят отклик у наших читателей и, что наиболее важно, представляют для них определенную ценность.

Темы, ставшие наиболее популярными в этом году, отражают разнообразие аудитории нашего блога. Пятерку наших лучших публикаций в 2019 году составили самые читаемые статьи, рассказывающие об изделиях для жидкостных и газовых систем, их монтаже и техобслуживании, о работе пробоотборных систем, а также о правильном выборе материалов для обеспечения долговечности систем в целом. Если вы что-то пропустили, предлагаем вашему вниманию краткий обзор самых популярных публикаций прошедшего года.

Пять лучших публикаций блога Swagelok в 2019 году

 
Калибровка анализаторов в системах поточного анализа

Публикация блога с наибольшим количеством просмотров за 2019 год написана экспертом по пробоотборным системам, преподавателем Тони Уотерсом (Tony Waters). Она посвящена отдельно взятой, но важной теме — калибровке поточных анализаторов для обеспечения точности показаний. Существуют различные ситуации, в которых могут возникать сложности, связанные с калибровкой: например, когда некоторые проблемы в работе поточных анализаторов не могут быть обнаружены в процессе калибровки; в ходе калибровки могут быть допущены ошибки и может произойти загрязнение; колебания атмосферного давления и температуры могут свести на нет результаты калибровки. В данной подробной статье описаны факторы, которые нужно учитывать при проектировании системы, приведены ограничения калибровки, способы учета изменений в атмосферных условиях, а также объяснена разница между валидацией и калибровкой, что дает читателю уникальный шанс получать точные результаты в своих аналитических процессах.

 
Введение в фитинги: определение размера и шага резьбы

Для предотвращения утечек в жидкостных и газовых системах необходимо обеспечить герметичность уплотнений всех фитингов. Для этого нужно иметь четкое представление о типе, размере и шаге резьбы используемых торцевых соединений. Казалось, что может быть сложного в резьбе. Однако правильное определение характеристик резьбы может представлять проблему даже для самых опытных специалистов. В этой популярной публикации Энди Хичкок (Andy Hitchcock) объясняет, как определить тип резьбы, измерить диаметр, определить шаг и выявить стандарт резьбы — все, что поможет вам всегда поддерживать герметичность жидкостных и газовых систем.

 
Материал имеет значение: подбор материала для обеспечения коррозионной стойкости

При работе с промышленными системами, состоящими преимущественно из металла, одной из вечных проблем является коррозия. Это особенно верно, когда жидкостные и газовые системы подвергаются воздействию агрессивных сред, например на морских нефтяных платформах или химических заводах. Выбор подходящих сплавов крайне важен для защиты людей, оборудования и обеспечения доходности. Все это справедливо и в отношении правильного выбора поставщика компонентов системы. В этой публикации Бехрам Гинвалла (Behram Ginwalla) объясняет, какие характеристики материалов рекомендуется учитывать, чтобы найти прочные, совместимые материалы, которые будут хорошо работать в вашей системе.

 
Сравнение точечной и щелевой коррозии: выявление различий

Коррозионная стойкость была популярной темой в 2019 году. Бехрамо Гинвалла (Behram Ginwalla) написал еще одну из наших самых читаемых публикаций, позволяющую нашим читателям расширить свой кругозор в области материаловедения. Почти каждый металл подвержен коррозии при определенных обстоятельствах, но фундаментальное понимание принципов различных типов коррозии позволит либо быстро устранить первопричину, когда вы ее обнаружите, либо полностью избежать этой проблемы за счет более обдуманного подхода к выбору материалов. Как точечная, так и щелевая коррозия порой становятся проблемой для систем из нержавеющей стали, однако процессы их образования и выявления отличаются. Научитесь выявлять каждый вид коррозии и узнайте, как ее предотвратить, прочитав эту статью.

 
Почему пробоотборные системы не совершенствуются — три основные причины

В то время как промышленные анализаторы стали более надежными за последние десятилетия, надежность пробоотборных систем остается фактически неизменной. Нерепрезентативные или неточные показания приводят к несоответствию химических продуктов техническим условиям, но в этом не всегда виноват анализатор — возможно, дело в неправильно спроектированных пробоотборных системах. Как объясняет Майк Фрост (Mike Frost), причиной зачастую является недостаток теоретических и практических знаний, отсутствие целостного представления о жидкостных и газовых системах и неразрешенные, недокументируемые или импровизированные модификации пробоотборных систем. Прочтите эту статью, чтобы узнать, как создавать более эффективные пробоотборные системы в будущем.

 
*Honorable Mention* Распространенные причины и стоимость утечек в жидкостных и газовых системах

Помимо пяти лучших публикаций 2019 года нам также хотелось бы отметить безусловного лидера по числу просмотров в 2019 году — публикацию, которая была написана в 2018 году, но при этом по-прежнему чрезвычайно популярную среди наших читателей. К сожалению, утечки являются обычным явлением на многих промышленных предприятиях, но для владельцев жидкостных и газовых систем они создают серьезные проблемы, связанные с безопасностью и рентабельностью. В этой статье технического инженера Ника Иверсона (Nick Iverson) рассмотрены некоторые из затрат, связанные с утечками в промышленных жидкостных и газовых системах, а также три распространенные причины этих утечек и возможные способы решения проблем. Данный материал необходимо прочитать каждому, кто стремится идентифицировать и приоритизировать ремонтные работы по устранению утечек.

Взгляд в будущее

Возможно, 2019 год и был богат на события в блоге справочно-информационного ресурса Swagelok, но кое-что мы приберегли и на 2020 год. В новом году мы планируем сохранить набранный темп выпуска новых материалов с советами и полезной информации по максимально эффективной эксплуатации жидкостных и газовых систем. Кроме того, вас ожидает информация из разных отраслей, репортажи непосредственно с полей, знакомство с нашими инженерно-техническими группами и практические примеры от различных заказчиков, проблемы которых, возможно, очень похожи на ваши.

А если какая-либо из затронутых здесь тем заинтересовала вас и вы хотите получить больше информации, обращайтесь к специалистам центра продаж и сервисного обслуживания Swagelok в любое время.

Обратиться в региональный центр продаж и сервисного обслуживания

Метеорологическое явление — обзор

16.

Безымянный циклон (28 октября 1999 г.)

1.

Ураган Изабель 2 категории (18 сентября 2003 г.)

Шельф (Онслоу-Бэй), Северная Каролина

30 (98 98) футов)

> 50 (20)

(Рен и Леонард, 2005)

2.

Дельта тропического шторма (сентябрь 1973)

Шельф, Мексиканский залив

21 м (69 футов)

50–75 (20–29)

(Forristall et al., 1977)

3.

Циклон без названия (13 декабря 1995 г.)

Шельф (Угорь), Северная Калифорния

50 м (164 фута)

80 (31)

(Cacchione et al., 1999)

4.

Циклон без названия (28 октября 1999 г.)

Шельф (Угорь), Северная Калифорния

60 м (197 футов)

88 (34)

(Puig et al., 2003)

5.

Ураган Аллен категории 5 (август 1980 г.)

Шельф (Техас), Мексиканский залив

70 м (230 футов )

80–90 (31–35)

(Snedden et al., 1988)

6.

Tropical Storm Floyd a ( 18 сентября 1999 г.)

Шельф, Нью-Джерси

12 м (39 футов)

80–100 (31–39)

(Kohut et al. al., 2006)

7.

Ураган «Диана» категории 3 (11–13 сентября 1984 г.)

Шельф (Онслоу-Бэй), Северная Каролина

24 –33 м (79–108 футов)

125 (49)

(Mearns et al., 1988)

8.

Ураган 4 категории Лили (3 октября 2002 г.)

Шельф (Атчафалая), Мексиканский залив

4.5 м (15 футов)

140 (55)

(Allison et al., 2005)

9.

Категория 5 Ураган Иван (сентябрь 16, 2004)

Шельф (Алабама), Мексиканский залив

89 м (292 фута)

150 (59)

(Stone et al. ., 2005)

10.

Категория 2 Безымянный ураган (3 марта 1999 г.)

Шельф (устье реки Колумбия), Орегон

35 м (115 футов)

& gt; (59)

(Moritz., 2004)

11.

Ураган 5 категории (август 1969)

Шельф, Мексиканский залив

10 м (33 фута)

160 (62)

(Мюррей, 1970)

12.

Категория 3 Hurricane Joy (декабрь 1990 г.)

Шельф, Большой Барьерный риф, Австралия

12 м (39 футов)

140- & gt; 300 ( 55-> 117)

(Ларкомб и Картер, 2004)

13.

Циклон без названия (7–11 января 1989 г.)

Наклон , Средняя Атлантическая бухта

500 м (1640 футов)

40 (16)

(Бруннер и Бискай, 1997)

14.

Ураган Иван 5 категории (сентябрь 2004 г.)

Склон (к западу от каньона ДеСото), Мексиканский залив

500–1000 (1640–3280 футов)

150 (59)

(Mitchell et al., 2005)

15.

Ураган 2 категории Джорджес (24–28 сентября 1998 г.)

Каньон (Миссисипи), Мексиканский залив

300 м (984 фута)

68 (27)

(Бёрден, 2000)

Каньон (Угорь), Северная Калифорния

120 м (394 фута)

78 (30)

(Puig et al., 2003)

17.

Циклон без названия (февраль 2004 г.)

Каньон (Кап-де-Креус), Лионский залив

300 м (984 фута)

80 (31)

(Palanques et al., 2006)

18.

Циклон без названия (17–19 декабря 2002 г.)

Каньон (Монтерей), Северная Калифорния

1300 м (4264 футов)

150–500 + (59–195 +)

(MBARI, 2003)

19.

Циклон (24 ноября 1968 г.) )

Каньон (Скриппс), южная Калифорния

44 м (144 фута)

190 (74)

(Inman et al., 1976).

20.

Ураган Хьюго категории 3 (сентябрь 1989 г.)

Каньон (Солт-Ривер), Сент-Крус, В.И.

> 100 м (328 футов)

200–400 (78–156)

(Хаббард, 1992)

21.

Ураган Iwa категории 1 (ноябрь 1982 г.)

Повторный въезд (мыс Кахе), Оаху, Гавайи

220 м (722 фута)

300 (117)

(Dengler et al., 1984)

22.

Циклон без названия (август 1990)

Желоб (Суруга), Япония

& gt; 500 м (1640 футов)

7000 (2730)

(Mitsuzawa et al., 1993)

Атмосферные процессы | SpringerLink

Abstract

Атмосфера — самая динамичная часть земной среды. Он управляется энергией, полученной от солнца. Почти все погодные явления, упомянутые в главе 2, являются результатом различий в количестве получаемой солнечной энергии и ее использовании. Следовательно, необходимо понять, как энергия солнца преобразуется в тепло и распределяется между Землей и атмосферой. Термодинамика обеспечивает количественные отношения между теплотой и другими формами энергии и, таким образом, может использоваться для анализа способов, которыми изменения теплосодержания вещества влияют на динамику вещества.Типичный термодинамический процесс включает добавление тепла к жидкости, вызывающее изменение давления и объема. Законы термодинамики связывают изменения теплосодержания, давления и объема. Таким образом, термодинамика имеет широкое применение в гидрометеорологии. В этой главе кратко обсуждаются физические законы, которые важны для понимания изменений тепла, температуры, давления и плотности воздуха, которые необходимы для понимания различных атмосферных процессов.

Ключевые слова

Осадочная вода Атмосферный процесс Адиабатический процесс Виртуальная температура Вероятный максимум осадков

Эти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами.Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Предварительный просмотр

Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.

Ссылки

  1. Петерсон К.Р., 1961. Номограмма осажденной воды.

    Бык. Являюсь. Meteorol. Soc.

    1942, 119–121.

    Google Scholar
  2. Петтерсен, С., 1969. Введение в метеорологию. McGraw Book Company Inc., Нью-Йорк.

    Google Scholar
  3. Reitan, C.H., 1963. Точка росы на поверхности и водяной пар на высоте.

    J. Appl. Встретились.

    , 2, с. 776–779.

    CrossRefGoogle Scholar
  4. Солот, С., 1939. Вычисление глубины осажденной воды в столбе воздуха.

    Погода по месяцам

    Rev., 67, pp. 100–103.

    CrossRefGoogle Scholar
  5. USWB, 1951. Таблицы осаждаемой воды и других факторов в насыщенной псевдоадиабатической атмосфере.Министерство торговли США, Техническая статья № 14, 27pp

    Google Scholar
  6. USWB, 1960. Техническая статья № 38.

    Google Scholar
  7. Всемирная метеорологическая организация, 1986. Руководство по оценке вероятного максимального количества осадков. Отчет об оперативной гидрологии № 1, ВМО № 332, 269 стр.

    Google Scholar

Информация об авторских правах

© Capital Publishing Company 2009

Авторы и аффилированные лица

  1. 1. Индийский институт тропической метеорологии, Пуна, Индия
  2. 2. Кафедра биологической и сельскохозяйственной инженерии и Департамент гражданской и экологической инженерии, Станция колледжа Техасского университета A&M США

Атмосферные процессы — Лаборатория геофизической гидродинамики

Атмосферные процессы играют важную роль в формировании энергетических и водных циклов Земли. С помощью численных моделей, наблюдений и теорий ученые GFDL проводят передовые исследования, чтобы продвинуть фундаментальное понимание атмосферных процессов в управлении изменчивостью и изменением климата, с целью разработки более точных их представлений в климатических моделях.Эта работа позволяет количественно оценить ключевые характеристики природных и антропогенных возмущений климатической системы (таких как парниковые газы, аэрозоли, землепользование, вулканы и солнечная радиация), а также выяснить механизмы, посредством которых эти возмущения влияют на глобальный и региональный климат. .

Аэрозоли — это мелкие твердые или жидкие частицы, взвешенные в атмосфере, где они обычно находятся в течение нескольких дней или недель, прежде чем упадут на землю или смываются дождем или снегом.Они возникают как в результате деятельности человека, связанной со сжиганием ископаемого топлива, биотоплива и овощей, так и из природных источников (таких как пыль пустыни, морские брызги и извержения вулканов). Частицы аэрозоля крошечные, но многочисленные и часто состоят из ряда неорганических и органических веществ. Видимые формы атмосферных аэрозольных шлейфов включают дым, смог, дымку и пыль.

Облака играют центральную роль как в гидрологическом, так и в энергетическом циклах нашей планеты. Вода испаряется прямо на поверхности или выводится из почвы через растительность.Попадая в атмосферу, влага переносится и перераспределяется ветрами. Когда температура становится достаточно низкой, влага конденсируется с образованием маленьких облачных капель или кристаллов льда. Если облака содержат достаточное количество конденсированной воды или льда, мелкие частицы превращаются в более крупные частицы, которые производят осадки. Осадки возвращают воду на поверхность в виде дождя или снега.

Минеральная пыль в атмосфере состоит в основном из частиц глины и ила, диаметр которых варьируется от 0.От 1 до 20 микрометров (~ 1/10 волос). Более крупные частицы, такие как песок, не включаются, потому что они слишком быстро удаляются из атмосферы за счет гравитационного осаждения. Основные источники ила и глины находятся в топографических депрессиях, где накопился аллювий. Пыль выделяется, когда приземный ветер достаточно силен, чтобы нарушить сцепление почвы, что может произойти только в том случае, если нет почвенного покрова и почва сухая. Деятельность человека может быть источником пыли или нарушать почву и усиливать ветровую эрозию.

Перенос излучения в атмосфере — это наука о понимании того, как электромагнитное излучение, испускаемое как Солнцем, так и Землей, взаимодействует с газами, облаками и частицами, составляющими нашу атмосферу. Изменения энергии из-за этих взаимодействий ответственны за многие изменения температуры и погоды, которые мы испытываем в повседневной жизни. Например, облачные ночи обычно теплее ясных из-за процессов переноса излучения, а ночные облака уменьшают потери энергии в космос поверхностью планеты.

Последние публикации

  • Исследование взаимосвязей между конвекцией, облаками и чувствительностью климата в глобальной климатической модели
    Март 2014 г.
  • Антропогенные аэрозоли и ослабление летнего муссона в Южной Азии, Болласина и др., 2011 г.
    Октябрь, 2011 г.
  • Влияние изменения переноса и осадков на распределение загрязняющих веществ в будущем климате, Фанг и др., 2011 г.
    Сентябрь, 2011 г.
  • Воздействие аэрозолей на водные пути слоисто-кучевых облаков в параметризации на основе PDF Guo et al., 2011
    Сентябрь 2011
  • Чувствительность косвенного воздействия аэрозоля к подсеточной изменчивости в параметризации облаков в модели общей циркуляции атмосферы GFDL AM3, Голаз и др., 2011 г.
    июль, 2011 г.
  • Динамическое ядро, физические параметризации и основные характеристики моделирования атмосферного компонента AM3 Глобальной связанной модели GFDL CM3 Доннера и др., 2011 г.
    июль, 2011 г.

Сводка | Атмосферные науки: вступление в XXI век

Стр.8

для улучшения предупреждений и прогнозов погоды.Рекомендуемый исследование включает в себя следующие работы:

1. Оптимизировать системы наблюдений за счет лучшего сбора и использование данных над океанами и определение оптимальных комбинации имеющихся и новых наблюдений.

2. Разработать сопутствующие методы, ориентированные на конкретные регионы атмосферу для специальных наблюдений, которые приведут к значительному уменьшенная ошибка прогноза.

3. Продолжение наблюдений на месте, особенно путем прекращения ухудшение глобальной сети радиозондирования и других измерения.

4. Подчеркнуть взаимодействие суши и атмосферы, для чего лучше наблюдения и понимание могут быть ключом к улучшению прогнозов конвекции, осадков и сезонного климата.

5. Улучшение наблюдений за водяным паром, в том числе более точные и измерения с более высоким разрешением для улучшения широкого спектра прогнозы.

6. Подчеркните сезонные прогнозы, которые требуют более глубоких понимание относительной важности внутренней атмосферы изменчивость и взаимодействие с более крупномасштабными явлениями в океаны и суша.

7. Подчеркнуть движение и интенсивность тропических циклонов, особенно исследования по физике движения тропических циклонов и изменений в интенсивность, исследования взаимодействия с верхними слоями океана, и исследования для определения оптимальных комбинаций измерений системы прогнозирования ураганов.

Верхняя атмосфера и околоземное пространство Исследования

Антропогенные и естественные изменения в верхних слоях атмосферы и околоземное космическое пространство теперь предвещает усиление воздействия на глобальный окружающая среда и общественная деятельность.Четыре направления научных исследования необходимы для понимания и смягчения этих удары; таким образом, исследования верхних слоев атмосферы и околоземного космического пространства следует подчеркнуть следующее:

1. Стратосферные процессы, влияющие на климат и биосфера, включая воздействие стратосферных самолетов, озоноразрушающие химические вещества, вулканические выбросы и солнечные изменчивость.

2. Космическая «погода», краткосрочная изменчивость околоземного пространства. космическая среда, которая имеет важное влияние на спутник производительность, здоровье человека в космосе, системы связи и работа электросети.

3. Глобальные изменения в средней и верхней атмосфере в ответ к естественным и антропогенным воздействиям, которые имеют значительные воздействие на нижние слои атмосферы.

4. Влияние изменчивости солнечной активности на глобальный климат. система, которая может быть значимой, но должна отличаться от другие природные воздействия и климатические эффекты, связанные с Человеческая активность.

метеорология | Национальное географическое общество

Метеорология — это исследование атмосферы, атмосферных явлений и атмосферных воздействий на нашу погоду.Атмосфера — это газовый слой физической среды, окружающей планету. Толщина земной атмосферы составляет примерно от 100 до 125 километров (65-75 миль). Гравитация препятствует дальнейшему расширению атмосферы.

Метеорология — это раздел атмосферных наук, термин, охватывающий все исследования атмосферы. Субдисциплина — это специализированная область обучения в рамках более широкого предмета или дисциплины. Климатология и аэрономия также являются разделами атмосферных наук.Климатология фокусируется на том, как атмосферные изменения определяют и изменяют климат мира. Аэрономия — это изучение верхних слоев атмосферы, в которых происходят уникальные химические и физические процессы. Метеорология фокусируется на нижних частях атмосферы, в первую очередь на тропосфере, где наблюдается большая часть погоды.

Метеорологи используют научные принципы, чтобы наблюдать, объяснять и прогнозировать нашу погоду. Они часто сосредотачиваются на атмосферных исследованиях или оперативном прогнозировании погоды. Метеорологи-исследователи охватывают несколько разделов метеорологии, включая моделирование климата, дистанционное зондирование, качество воздуха, физику атмосферы и изменение климата.Они также исследуют взаимосвязь между атмосферой и климатом Земли, океанами и биологической жизнью.

Синоптики используют это исследование вместе с данными об атмосфере для научной оценки текущего состояния атмосферы и составления прогнозов ее будущего состояния. Атмосферные условия как на поверхности Земли, так и над ней измеряются с помощью различных источников: метеостанций, кораблей, буев, самолетов, радаров, метеозондов и спутников. Эти данные передаются в центры по всему миру, которые производят компьютерный анализ глобальной погоды.Результаты анализа передаются в национальные и региональные метеорологические центры, которые передают эти данные в компьютеры, моделирующие будущее состояние атмосферы. Эта передача информации демонстрирует, как погода и ее изучение происходят множеством взаимосвязанных способов.

Масштаб метеорологии

Погода возникает в разных масштабах пространства и времени. Четыре метеорологических шкалы: микромасштаб, мезомасштаб, синоптический масштаб и глобальный масштаб. Метеорологи часто ориентируются в своей работе на определенный масштаб.

Микромасштабная метеорология
Микромасштабная метеорология фокусируется на явлениях, размер которых варьируется от нескольких сантиметров до нескольких километров и которые имеют короткую продолжительность жизни (менее суток). Эти явления затрагивают очень небольшие географические районы, а также температуру и местность в этих областях.

Метеорологи на микромасштабах часто изучают процессы, происходящие между почвой, растительностью и поверхностными водами вблизи уровня земли. Они измеряют передачу тепла, газа и жидкости между этими поверхностями.Микромасштабная метеорология часто включает изучение химии.

Отслеживание загрязнителей воздуха — это пример микромасштабной метеорологии. MIRAGE-Мексика — это результат сотрудничества метеорологов США и Мексики. Программа изучает химические и физические превращения газов и аэрозолей в загрязнении, окружающем Мехико. MIRAGE-Mexico использует наблюдения с наземных станций, самолетов и спутников для отслеживания загрязняющих веществ.

Мезомасштабная метеорология
Размер мезомасштабных явлений варьируется от нескольких километров до примерно 1000 километров (620 миль).Два важных явления — это мезомасштабные конвективные комплексы (MCC) и мезомасштабные конвективные системы (MCS). Оба они вызваны конвекцией, важным метеорологическим принципом.

Конвекция — это циркуляционный процесс. Более теплая и менее плотная жидкость поднимается вверх, а более холодная и более плотная жидкость опускается. Жидкость, которую изучает большинство метеорологов, — это воздух. (Любое текущее вещество считается жидкостью.) Конвекция приводит к передаче энергии, тепла и влаги — основных строительных блоков погоды.

И в MCC, и в MCS большая часть воздуха и влаги нагревается в середине дня, когда угол наклона солнца максимален.Когда эта теплая воздушная масса поднимается в более холодную атмосферу, она конденсируется в облака, превращая водяной пар в осадки.

MCC — это единая система облаков, которые могут достигать размеров штата Огайо и вызывать сильные дожди и наводнения. MCS — это небольшое скопление гроз, которое длится несколько часов. Оба реагируют на уникальную передачу энергии, тепла и влаги, вызванную конвекцией.

Полевая кампания «Глубокие конвективные облака и химия» (DC3) — это программа, в рамках которой будут изучены штормы и грозовые облака в Колорадо, Алабаме и Оклахоме.В этом проекте будет рассмотрено, как конвекция влияет на формирование и движение штормов, включая развитие молний. Также будет изучено их влияние на воздушные суда и схемы полетов. Программа DC3 будет использовать данные, полученные с исследовательских самолетов, способных пролетать над вершинами штормов.

Метеорология синоптического масштаба
Явления синоптического масштаба охватывают территорию в несколько сотен или даже тысяч километров. Системы высокого и низкого давления, рассматриваемые в местных прогнозах погоды, имеют синоптический масштаб.Давление, как и конвекция, является важным метеорологическим принципом, лежащим в основе крупномасштабных погодных систем, столь же разнообразных, как ураганы и сильные холода.

Системы низкого давления возникают там, где атмосферное давление у поверхности Земли меньше, чем в окружающей среде. Ветер и влага из областей с более высоким давлением ищут системы с низким давлением. Это движение в сочетании с силой Кориолиса и трением заставляет систему вращаться против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном полушарии, создавая циклон.Циклоны имеют тенденцию к вертикальному движению вверх. Это позволяет влажному воздуху из окружающей среды подниматься, расширяться и конденсироваться в водяной пар, образуя облака. Это движение влаги и воздуха является причиной большинства погодных явлений.

Ураганы являются результатом систем низкого давления (циклонов), развивающихся над тропическими водами в Западном полушарии. Система всасывает огромное количество теплой влаги из моря, вызывая конвекцию, которая, в свою очередь, приводит к увеличению скорости ветра и падению давления.Когда эти ветры достигают скорости более 119 километров в час (74 мили в час), циклон классифицируется как ураган.

Ураганы могут быть одним из самых разрушительных стихийных бедствий в Западном полушарии. Национальный центр ураганов в Майами, Флорида, регулярно выпускает прогнозы и отчеты по всем системам тропической погоды. Во время сезона ураганов специалисты по ураганам выпускают прогнозы и предупреждения для каждого тропического шторма в западной тропической Атлантике и восточной тропической части Тихого океана.Деловые круги и правительственные чиновники из Соединенных Штатов, Карибского бассейна, Центральной Америки и Южной Америки полагаются на прогнозы Национального центра ураганов.

Системы высокого давления возникают там, где атмосферное давление у поверхности Земли выше, чем в окружающей среде. Это давление имеет тенденцию к вертикальному движению вниз, обеспечивая сухой воздух и чистое небо.

Чрезвычайно низкие температуры являются результатом систем высокого давления, которые развиваются над Арктикой и перемещаются над Северным полушарием.Арктический воздух очень холодный, потому что он развивается над льдом и заснеженной землей. Этот холодный воздух настолько плотный, что он прижимается к поверхности Земли с экстремальным давлением, предотвращая попадание влаги или тепла в систему.

Метеорологи определили много полупостоянных областей высокого давления. Например, Азорское возвышение — это относительно стабильная область высокого давления вокруг Азорских островов, архипелага в центре Атлантического океана. Азорские горы являются причиной засушливых температур в бассейне Средиземного моря, а также летней жары в Западной Европе.

Метеорология глобального масштаба
Явления глобального масштаба — это погодные условия, связанные с переносом тепла, ветра и влаги от тропиков к полюсам. Важной закономерностью является глобальная атмосферная циркуляция, крупномасштабное движение воздуха, которое помогает распределять тепловую энергию (тепло) по поверхности Земли.

Глобальная атмосферная циркуляция — это довольно постоянное движение ветров по земному шару. Ветры развиваются, когда воздушные массы перемещаются из областей с высоким давлением в области с низким давлением.Глобальная атмосферная циркуляция в значительной степени определяется ячейками Хэдли. Ячейки Хэдли представляют собой тропические и экваториальные модели конвекции. Конвекция перемещает теплый воздух высоко в атмосферу, в то время как холодный плотный воздух движется вниз по постоянному контуру. Каждая петля представляет собой ячейку Хэдли.

Ячейки Хэдли определяют поток пассатов, прогнозируемый метеорологами. Компании, особенно те, которые экспортируют продукцию через океаны, уделяют пристальное внимание силе пассатов, потому что они помогают кораблям путешествовать быстрее.Западные ветры — это ветры, которые дуют с запада в средних широтах. Ближе к экватору пассаты дуют с северо-востока (север от экватора) и юго-востока (к югу от экватора).

Метеорологи изучают долгосрочные климатические модели, нарушающие глобальную циркуляцию атмосферы. Например, метеорологи обнаружили образец Эль-Ниньо. Эль-Ниньо связано с океанскими течениями и пассатами через Тихий океан. Эль-Ниньо происходит примерно каждые пять лет, нарушая глобальную циркуляцию атмосферы и влияя на местную погоду и экономику от Австралии до Перу.

Эль-Ниньо связано с изменениями атмосферного давления в Тихом океане, известными как Южное колебание. Давление воздуха падает над восточной частью Тихого океана, недалеко от побережья Северной и Южной Америки, а над западной частью Тихого океана, у берегов Австралии и Индонезии, повышается атмосферное давление. Ослабевают пассаты. Страны Восточной части Тихого океана испытывают сильные осадки. Теплые океанические течения сокращают рыбные запасы, которые зависят от богатого питательными веществами апвеллинга холодной воды. Страны Западной части Тихого океана испытывают засуху, разрушающую сельскохозяйственное производство.

Понимание метеорологических процессов Эль-Ниньо помогает фермерам, рыбакам и жителям прибрежных районов подготовиться к изменению климата.

История метеорологии

Развитие метеорологии тесно связано с развитием науки, математики и технологий. Греческий философ Аристотель написал первое крупное исследование атмосферы около 340 г. до н. Э. Однако многие идеи Аристотеля были неправильными, потому что он не считал необходимым проводить научные наблюдения.

Растущая вера в научный метод коренным образом изменила изучение метеорологии в 17 и 18 веках. Итальянский физик Евангелиста Торричелли заметил, что изменения атмосферного давления связаны с изменениями погоды. В 1643 году Торричелли изобрел барометр, чтобы точно измерять давление воздуха. Барометр по-прежнему является ключевым инструментом в понимании и прогнозировании погодных систем. В 1714 году немецкий физик Даниэль Фаренгейт разработал ртутный термометр.Эти инструменты позволили точно измерить две важные атмосферные переменные.

Не было возможности быстро передавать данные о погоде до изобретения телеграфа американским изобретателем Сэмюэлем Морсом в середине 1800-х годов. Используя эту новую технологию, метеорологические службы смогли обмениваться информацией и создавать первые современные карты погоды. Эти карты объединяли и отображали более сложные наборы информации, такие как изобары (линии равного давления воздуха) и изотермы (линии равной температуры).С помощью этих крупномасштабных карт погоды метеорологи могут изучать более широкую географическую картину погоды и делать более точные прогнозы.

В 1920-х годах группа норвежских метеорологов разработала концепции воздушных масс и фронтов, которые являются строительными блоками современного прогнозирования погоды. Используя основные законы физики, эти метеорологи обнаружили, что огромные холодные и теплые воздушные массы движутся и встречаются по образцам, которые лежат в основе многих погодных систем.

Военные действия во время Первой и Второй мировых войн привели к большим успехам в метеорологии.Успех этих операций во многом зависел от погоды в обширных регионах земного шара. Военные вложили значительные средства в обучение, исследования и новые технологии, чтобы улучшить свое понимание погоды. Самой важной из этих новых технологий был радар, который был разработан для обнаружения присутствия, направления и скорости самолетов и кораблей. С конца Второй мировой войны радар использовался и улучшался для обнаружения присутствия, направления и скорости осадков и моделей ветра.

Технологические разработки 1950-х и 1960-х годов позволили метеорологам быстрее и проще наблюдать и прогнозировать погодные системы в больших масштабах. В 1950-х годах компьютеры создали первые модели атмосферных условий, обработав сотни точек данных с помощью сложных уравнений. Эти модели были способны предсказывать крупномасштабную погоду, такую ​​как ряд систем высокого и низкого давления, которые окружают нашу планету.

TIROS I, первый метеорологический спутник, предоставил первый точный прогноз погоды из космоса в 1962 году.Успех TIROS I побудил к созданию более сложных спутников. Их способность собирать и передавать данные с высочайшей точностью и скоростью сделала их незаменимыми для метеорологов. Современные спутники и компьютеры, обрабатывающие их данные, являются основными инструментами, используемыми сегодня в метеорологии.

Метеорология сегодня

Современные метеорологи имеют множество инструментов, которые помогают им исследовать, описывать, моделировать и прогнозировать погодные системы. Эти технологии применяются в различных метеорологических масштабах, повышая точность и эффективность прогнозов.

Радар — важная технология дистанционного зондирования, используемая для прогнозирования. Радиолокационная антенна — это активный датчик, который излучает радиоволны, которые отражаются от частиц в атмосфере и возвращаются к антенне. Компьютер обрабатывает эти импульсы и определяет горизонтальный размер облаков и осадков, а также скорость и направление движения этих облаков.

Новая технология, известная как радар с двойной поляризацией, передает как горизонтальные, так и вертикальные радиоволны.Благодаря этому дополнительному импульсу радар с двойной поляризацией может лучше оценивать осадки. Он также лучше способен различать типы осадков — дождь, снег, мокрый снег или град. Радар с двойной поляризацией значительно улучшит прогнозы внезапных паводков и зимней погоды.

Исследование торнадо — еще один важный компонент метеорологии. Начиная с 2009 года Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) и Национальный научный фонд провели крупнейший в истории проект исследования торнадо, известный как VORTEX2.Команда VORTEX2, состоящая из около 200 человек и более 80 метеорологических приборов, проехала более 16 000 километров (10 000 миль) по Великим равнинам Соединенных Штатов, чтобы собрать данные о том, как, когда и почему образуются торнадо. Команда вошла в историю, собирая чрезвычайно подробные данные до, во время и после конкретного торнадо. Этот торнадо является наиболее изученным в истории и даст ключевое представление о динамике торнадо.

Спутники чрезвычайно важны для нашего понимания погодных явлений в глобальном масштабе.Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и NOAA используют три геостационарных оперативных спутника окружающей среды (GOES), которые обеспечивают наблюдения за погодой более чем на 50 процентах поверхности Земли.

GOES-15, запущенный в 2010 году, включает в себя солнечный рентгеновский аппарат, который отслеживает солнечные рентгеновские лучи для раннего обнаружения солнечных явлений, таких как солнечные вспышки. Солнечные вспышки могут повлиять на военную и коммерческую спутниковую связь по всему миру. Высокоточный формирователь изображений создает видимые и инфракрасные изображения поверхности Земли, океанов, облачного покрова и сильных штормов.Инфракрасные изображения обнаруживают движение и передачу тепла, улучшая наше понимание глобального энергетического баланса и таких процессов, как глобальное потепление, конвекция и суровая погода.

Атмосфера | Науки о Земле

Атмосфера Земли представляет собой тонкий слой газов и крошечных частиц, вместе называемых воздухом. Мы больше всего осознаем воздух, когда он движется и создает ветер. Все живые существа нуждаются в некоторых газах в воздухе для жизнеобеспечения. Без атмосферы Земля, вероятно, была бы просто еще одной безжизненной скалой.

Атмосфера Земли и обилие жидкой воды на поверхности Земли являются ключом к уникальному месту нашей планеты в Солнечной системе. Многое из того, что делает Землю исключительной, зависит от атмосферы. Давайте рассмотрим некоторые из причин, по которым нам повезло с атмосферой.

НЕОБХОДИМО ДЛЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Без атмосферы Земля была бы больше похожа на Луну. Атмосферные газы, особенно диоксид углерода (CO 2 ) и кислород (O 2 ), чрезвычайно важны для живых организмов.Как атмосфера делает жизнь возможной? Как жизнь меняет атмосферу?

В фотосинтезе растений используют CO 2 и создают O 2 . Фотосинтез отвечает за почти весь кислород, который в настоящее время содержится в атмосфере. Создавая кислород и пищу, растения создали среду, благоприятную для животных. При дыхании животные используют кислород для преобразования сахара в пищевую энергию, которую они могут использовать. Растения также дышат и потребляют некоторые из производимых ими сахаров.


ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ ВОДНОГО ЦИКЛА
В рамках гидрологического цикла, который был подробно описан в главе «Пресная вода на Земле», вода проводит много времени в атмосфере, в основном в виде водяного пара. Вся погода происходит в атмосфере, практически вся она находится в нижних слоях атмосферы. . Погода описывает состояние атмосферы в определенное время и в определенном месте и может включать температуру, ветер и осадки. Погода — это изменение, которое мы испытываем изо дня в день.Климат — это долгосрочная средняя погода в определенном месте. Хотя погода в определенный зимний день в Тусоне, штат Аризона, может включать снег, климат Тусона, как правило, теплый и сухой.

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ЖИЗНЬ
Озон представляет собой молекулу, состоящую из трех атомов кислорода (O 3 ). Озон в верхних слоях атмосферы поглощает высокоэнергетическое ультрафиолетовое (УФ) излучение , исходящее от Солнца. Это защищает живые существа на поверхности Земли от наиболее вредных лучей Солнца.Без озона для защиты на Земле могли бы жить только простейшие формы жизни.МОДЕРИРУЕТ ТЕМПЕРАТУРУ ЗЕМЛИ
Наряду с океанами, атмосфера поддерживает температуру Земли в приемлемом диапазоне. Парниковые газы улавливают тепло в атмосфере, помогая снизить глобальные температуры. Без атмосферы, содержащей парниковые газы, температура на Земле была бы низкой ночью и палящей днем. Важные парниковые газы включают двуокись углерода, метан, водяной пар и озон.


Атмосферные газы

СОСТАВ АТМОСФЕРЫ
Азот и кислород вместе составляют 99 процентов атмосферы планеты. Остальные газы — второстепенные, но иногда очень важные компоненты. Влажность — это количество водяного пара в воздухе. Влажность варьируется от места к месту и от сезона к сезону. Этот факт очевиден, если вы сравните летний день в Атланте, штат Джорджия, с высокой влажностью, с зимним днем ​​в Фениксе, штат Аризона, где влажность низкая.Когда воздух очень влажный, он кажется тяжелым или липким. Сухой воздух обычно кажется более комфортным. Где на земном шаре содержание водяного пара в атмосфере выше, а где ниже и почему? Более высокая влажность наблюдается в экваториальных регионах, потому что температура воздуха выше, а теплый воздух может удерживать больше влаги, чем более холодный. Конечно, в полярных регионах влажность ниже, потому что температура воздуха ниже.

Часть того, что находится в атмосфере, не является газом. Частицы пыли, почвы, фекалий, металлов, соли, дыма, золы и других твердых веществ составляют небольшой процент атмосферы.Частицы служат отправными точками (или ядрами) для конденсации водяного пара и образования капель дождя. Некоторые частицы являются загрязнителями, которые обсуждаются в главе Действия человека и атмосфера.


АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ И ПЛОТНОСТЬ
Атмосфера имеет разные свойства на разной высоте над уровнем моря или высотах. Плотность воздуха (количество молекул в данном объеме) уменьшается с увеличением высоты. Вот почему люди, которые поднимаются на высокие горы, такие как Mt.Эверест, нужно разбить лагерь на разных высотах, чтобы их тела могли привыкнуть к пониженному воздуху. Почему плотность воздуха уменьшается с высотой? Гравитация притягивает молекулы газа к центру Земли. Тяготение сильнее ближе к центру на уровне моря. Воздух плотнее на уровне моря, где гравитационное притяжение больше. Газы на уровне моря также сжимаются под действием веса атмосферы над ними. Сила давления воздуха на единицу площади известна как его атмосферное давление .Причина, по которой мы не раздавлены этим весом, заключается в том, что молекулы внутри нашего тела выталкиваются наружу, чтобы компенсировать это. Атмосферное давление ощущается со всех сторон, а не только сверху.

На больших высотах атмосферное давление ниже и воздух менее плотный, чем на больших высотах. Если ваши уши когда-либо «хлопали», значит, вы испытали изменение давления воздуха. Молекулы газа находятся внутри и снаружи ваших ушей. Когда вы быстро меняете высоту, например, когда самолет снижается, ваше внутреннее ухо сохраняет плотность молекул на исходной высоте.В конце концов молекулы воздуха внутри вашего уха внезапно перемещаются через небольшую трубку в ухе, чтобы уравновесить давление. Этот внезапный порыв воздуха ощущается как ощущение хлопка.

Хотя плотность атмосферы меняется с высотой, состав остается неизменным с высотой, за одним исключением. В озоновом слое, примерно на высоте 20-40 км над поверхностью, концентрация молекул озона выше, чем в других частях атмосферы.


Слои атмосферы

Атмосфера слоистая, что соответствует тому, как температура атмосферы изменяется с высотой.Понимая, как температура изменяется с высотой, мы можем многое узнать о том, как устроена атмосфера. В то время как погода имеет место в более низкой атмосфере, интересные вещи, такие как красивое полярное сияние, происходят выше в атмосфере.

Почему поднимается теплый воздух? Молекулы газа могут свободно перемещаться, и если они не удерживаются, как в атмосфере, они могут занимать больше или меньше места.

  • Когда молекулы газа холодные, они медлительны и не занимают столько места.При том же количестве молекул в меньшем пространстве и плотность воздуха, и давление выше.
  • Когда молекулы газа теплые, они энергично движутся и занимают больше места. Плотность и давление воздуха ниже.

Более теплый и легкий воздух обладает большей плавучестью, чем более холодный воздух над ним, поэтому он поднимается вверх. Затем более холодный воздух опускается вниз, потому что он плотнее, чем воздух под ним. Это конвекция, которая была описана в главе «Тектоника плит».

Самым разительно изменяющимся с высотой свойством является температура воздуха.В отличие от изменений давления и плотности, которые уменьшаются с высотой, изменения температуры воздуха нерегулярны. Изменение температуры с расстоянием называется температурным градиентом .

Атмосфера делится на слои в зависимости от того, как температура в этом слое изменяется с высотой, т.е. температурного градиента слоя. Температурный градиент каждого слоя разный. В одних слоях температура увеличивается с высотой, а в других — уменьшается. Температурный градиент в каждом слое определяется источником тепла слоя.Большинство важных процессов в атмосфере происходит в двух нижних слоях: тропосфере и стратосфере.


ТРОПОСФЕРА
Температура тропосферы является самой высокой у поверхности Земли и уменьшается с высотой. В среднем градиент температуры тропосферы составляет 6,5 ° ° C на 1000 м (3,6 ° ° F на 1000 футов) высоты. Что является источником тепла для тропосферы? Поверхность Земли является основным источником тепла для тропосферы, хотя почти все это тепло исходит от Солнца.Скалы, почва и вода на Земле поглощают солнечный свет и излучают его обратно в атмосферу в виде тепла. Температура также выше у поверхности из-за большей плотности газов.
Обратите внимание, что в тропосфере более теплый воздух находится под более холодным воздухом. Как вы думаете, к чему это приведет? Это состояние нестабильно. Теплый воздух у поверхности поднимается вверх, а холодный воздух выше в тропосфере опускается. Итак, воздух в тропосфере сильно перемешивается. Это смешивание приводит к изменению температурного градиента во времени и в месте.Подъем и опускание воздуха в тропосфере означает, что вся погода на планете происходит в тропосфере.

Иногда бывает температура , инверсия , температура воздуха в тропосфере увеличивается с высотой, и теплый воздух располагается поверх холодного. Инверсии очень стабильны и могут длиться несколько дней или даже недель. Они образуют:

  • Над сушей ночью или зимой, когда земля холодная. Холодная земля охлаждает воздух, который находится над ней, делая этот низкий слой воздуха более плотным, чем воздух над ним.
  • Рядом с побережьем, где холодная морская вода охлаждает воздух над ней. Когда этот более плотный воздух движется вглубь суши, он скользит под более теплым воздухом над землей.

Поскольку температурные инверсии стабильны, они часто улавливают загрязнители и создают нездоровые условия воздуха в городах. В верхней части тропосферы находится тонкий слой, температура в котором не меняется с высотой. Это означает, что более холодный и плотный воздух тропосферы задерживается под более теплым и менее плотным воздухом стратосферы.Воздух из тропосферы и стратосферы редко смешивается.

СТРАТОСФЕРА
Пепел и газ от большого извержения вулкана могут прорваться в стратосферу , слой над тропосферой. Попав в стратосферу, он остается там в течение многих лет, потому что между двумя слоями очень мало перемешивания. Пилоты любят летать в нижних слоях стратосферы, потому что там нет турбулентности воздуха.В стратосфере температура увеличивается с высотой. Что является источником тепла для стратосферы? Непосредственным источником тепла для стратосферы является Солнце. Воздух в стратосфере стабилен, потому что более теплый и менее плотный воздух располагается над более холодным и более плотным воздухом. В результате внутри слоя происходит небольшое перемешивание воздуха. Озоновый слой находится в стратосфере на высоте от 15 до 30 км (от 9 до 19 миль). Толщина озонового слоя меняется в зависимости от сезона и широты.

Озоновый слой чрезвычайно важен, потому что газообразный озон в стратосфере поглощает большую часть вредного ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца.Благодаря этому озоновый слой защищает жизнь на Земле. Ультрафиолетовый свет высокой энергии проникает в клетки и повреждает ДНК, что приводит к их гибели (что мы знаем как сильный солнечный ожог). Организмы на Земле не приспособлены к сильному ультрафиолетовому излучению, которое убивает или повреждает их. Без озонового слоя, отражающего УФ-С и УФ-В излучение, самая сложная жизнь на Земле не прожила бы долго.

МЕЗОСФЕРА
Температуры в мезосфере уменьшаются с высотой. Поскольку в мезосфере мало молекул газа, способных поглощать солнечное излучение, источником тепла является стратосфера внизу.Мезосфера очень холодная, особенно в ее верхней части, около -90 градусов по Цельсию (-130 градусов по Фаренгейту).

Воздух в мезосфере имеет чрезвычайно низкую плотность: 99,9% массы атмосферы находится ниже мезосферы. В результате давление воздуха очень низкое. Человек, путешествующий по мезосфере, получит серьезные ожоги от ультрафиолета, поскольку озоновый слой, обеспечивающий защиту от ультрафиолета, находится в стратосфере ниже. Для дыхания кислорода почти не было. Что еще более странно, кровь незащищенного путешественника закипает при нормальной температуре тела из-за очень низкого давления.


ТЕРМОСФЕРА
Плотность молекул в термосфере настолько мала, что одна молекула газа может пройти около 1 км, прежде чем столкнется с другой молекулой. Поскольку передается так мало энергии, воздух кажется очень холодным. Внутри термосферы находится ионосфера . Ионосфера получила свое название от солнечного излучения, которое ионизирует молекулы газа, создавая положительно заряженный ион и один или несколько отрицательно заряженных электронов. Освобожденные электроны перемещаются в ионосфере в виде электрических токов.Из-за свободных ионов ионосфера имеет много интересных характеристик. Ночью радиоволны отражаются от ионосферы и возвращаются обратно на Землю. Вот почему ночью вы часто можете поймать AM-радиостанцию ​​далеко от ее источника. Радиационные пояса Ван Аллена представляют собой две кольцевидные зоны из сильно заряженных частиц, которые расположены за пределами атмосферы в магнитосфере . Частицы возникают в результате солнечных вспышек и летят на Землю с солнечным ветром. Попав в ловушку магнитного поля Земли, они следуют вдоль силовых линий поля.Эти линии проходят от экватора до Северного полюса, а также до Южного полюса, а затем возвращаются к экватору.

Когда массивные солнечные бури вызывают перегрузку поясов Ван Аллена частицами, в результате возникает самая впечатляющая особенность ионосферы — полярное сияние . Частицы вращаются по спирали вдоль силовых линий магнитного поля к полюсам. Заряженные частицы возбуждают молекулы кислорода и азота, заставляя их загораться. Каждый газ излучает свет определенного цвета.

Не существует реального внешнего предела экзосфере , самому внешнему слою атмосферы; молекулы газа в конце концов становятся настолько редкими, что в какой-то момент их больше нет. За пределами атмосферы — солнечный ветер. Солнечный ветер состоит из высокоскоростных частиц, в основном протонов и электронов, быстро движущихся от Солнца.


Не существует реального внешнего предела экзосфере , самому внешнему слою атмосферы; молекулы газа в конце концов становятся настолько редкими, что в какой-то момент их больше нет.За пределами атмосферы — солнечный ветер. Солнечный ветер состоит из высокоскоростных частиц, в основном протонов и электронов, быстро движущихся от Солнца.

В этом видео очень подробно обсуждаются слои атмосферы.

Атмосферная энергия, температура и тепло

ENERGY
Энергия перемещается в пространстве или в материи. Это очевидно, когда вы стоите возле огня и чувствуете его тепло или когда берете ручку металлического горшка, даже если ручка не находится прямо на горячей плите.Невидимые энергетические волны могут распространяться через воздух, стекло и даже космический вакуум. Эти волны обладают электрическими и магнитными свойствами, поэтому их называют электромагнитными волнами. Передача энергии от одного объекта к другому посредством электромагнитных волн называется излучением. Энергия разной длины создает разные типы электромагнитных волн.
  • Волны, видимые людям, известны как «видимый свет». Эти длины волн кажутся нам цветами радуги.Какие объекты излучают видимый свет? Два включают Солнце и лампочку.
  • Самые длинные волны видимого света кажутся красными. Инфракрасные волны длиннее видимого красного. Змеи могут видеть инфракрасную энергию. Мы ощущаем инфракрасную энергию как тепло.
  • Длины волн короче фиолетового называются ультрафиолетовыми.

Можете ли вы представить себе объекты, которые, кажется, излучают видимый свет, но на самом деле нет? Луна и планеты не излучают собственный свет; они отражают свет Солнца. Отражение — это когда свет (или другая волна) отражается от поверхности. Albedo — это показатель того, насколько хорошо поверхность отражает свет. Поверхность с высоким альбедо отражает большой процент света. Снежное поле имеет высокое альбедо.

Следует помнить один важный факт: энергию нельзя создать или уничтожить — ее можно только изменить из одной формы в другую. Это настолько фундаментальный факт природы, что это закон: закон сохранения энергии.

Например, при фотосинтезе растения преобразуют солнечную энергию в химическую энергию, которую они могут использовать.Они не создают новую энергию. Когда энергия преобразуется, некоторые из них почти всегда становятся теплом. Легко переносится тепло между материалами, от более теплых предметов к более холодным. Если больше не будет нагреваться, в конечном итоге весь материал достигнет одинаковой температуры.


ТЕМПЕРАТУРА
Температура — это мера того, насколько быстро колеблются атомы в материале. Высокотемпературные частицы вибрируют быстрее, чем низкотемпературные. Быстро колеблющиеся атомы сталкиваются друг с другом, в результате чего выделяется тепло.По мере охлаждения материала атомы колеблются медленнее и сталкиваются реже. В результате они выделяют меньше тепла. В чем разница между теплом и температурой?
  • Температура измеряет, насколько быстро колеблются атомы материала.
  • Тепло измеряет общую энергию материала.

Что имеет более высокую температуру, а какая — более высокую: пламя свечи или ванну с горячей водой?

  • Пламя имеет более высокую температуру, но меньше тепла, потому что горячая область очень мала.
  • Ванна имеет более низкую температуру, но в ней гораздо больше тепла, потому что в ней гораздо больше колеблющихся атомов. Ванна имеет большую общую энергию.

ТЕПЛО
Тепло поглощается или высвобождается, когда объект меняет состояние или переходит из газа в жидкость или из жидкости в твердое тело. Это тепло называется скрытой теплотой . Когда вещество меняет состояние, скрытое тепло выделяется или поглощается. Вещество, изменяющее свое материальное состояние, не меняет температуры.Вся высвобождаемая или поглощенная энергия направляется на изменение состояния материала.

Например, представьте кастрюлю с кипящей водой на плите: температура воды 100 градусов по Цельсию (212 градусов по Фаренгейту). Если увеличить температуру конфорки, в воду поступает больше тепла. Вода остается при температуре кипения, но дополнительная энергия идет на превращение воды из жидкости в газ. Чем больше тепла, тем быстрее вода испаряется. Когда вода превращается из жидкости в газ, она забирает тепло.Поскольку при испарении уходит тепло, это называется испарительным охлаждением. Испарительное охлаждение — недорогой способ охлаждения домов в жарких и сухих помещениях.

Вещества также различаются по удельной теплоемкости , количеству энергии, необходимому для повышения температуры одного грамма материала на 1,0 градус Цельсия (1,8 градуса F). Вода имеет очень высокую удельную теплоемкость, а это значит, что для изменения температуры воды требуется много энергии. Сравним, например, лужу и асфальт. Если вы идете босиком в солнечный день, что бы вы предпочли пройти, мелкую лужу или асфальтовую стоянку? Из-за своей высокой удельной теплоемкости вода остается более холодной, чем асфальт, даже несмотря на то, что она получает такое же количество солнечного излучения.

Энергия Солнца

Земля постоянно пытается поддерживать энергетический баланс с атмосферой. Большая часть энергии, достигающей поверхности Земли, исходит от Солнца. Около 44% солнечного излучения приходится на волны видимого света, но Солнце также излучает инфракрасные, ультрафиолетовые и другие длины волн. При совместном рассмотрении все длины волн видимого света кажутся белыми. Но призма или капли воды могут разбить белый свет на волны разной длины, так что появляются отдельные цвета.

Из солнечной энергии, которая достигает внешней атмосферы, ультрафиолетовые волны обладают наибольшей энергией. Только около 7 процентов солнечной радиации приходится на ультрафиолетовые волны. Три типа:

  • UVC: ультрафиолет с наивысшей энергией, совсем не достигает поверхности планеты.
  • UVB: вторая по величине энергия, также в основном задерживается в атмосфере.
  • UVA: самая низкая энергия, проходит через атмосферу на землю.

Остающееся солнечное излучение — это самая длинноволновая часть инфракрасного излучения.Большинство объектов излучают инфракрасную энергию, которую мы ощущаем как тепло. Некоторые длины волн солнечного излучения, проходящего через атмосферу, могут быть потеряны, поскольку они поглощаются различными газами. Озон полностью удаляет UVC, большую часть UVB и часть UVA из падающего солнечного света. Кислород, углекислый газ и водяной пар также отфильтровывают волны некоторых длин.


Теплообмен в атмосфере

Тепло движется в атмосфере так же, как оно движется через твердую Землю (глава «Тектоника плит») или другую среду.Далее следует обзор того, как тепло течет и передается, но применительно к атмосфере.

Излучение — это передача энергии между двумя объектами с помощью электромагнитных волн. Тепло излучается от земли в нижние слои атмосферы.

В с проводимостью тепло перемещается из областей с большим количеством тепла в области с меньшим количеством тепла при прямом контакте. Более теплые молекулы быстро вибрируют и сталкиваются с другими соседними молекулами, передавая свою энергию. В атмосфере проводимость более эффективна на более низких высотах, где плотность воздуха выше; передает тепло вверх туда, где молекулы расходятся дальше друг от друга, или переносит тепло вбок от более теплого к более холодному месту, где молекулы движутся менее энергично.

Теплообмен при движении нагретых материалов называется конвекцией . Тепло, исходящее от земли, вызывает в атмосфере конвекционные ячейки.

ТЕПЛО НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ
Около половины солнечного излучения, попадающего в верхние слои атмосферы, отфильтровывается, прежде чем достигнет земли. Эта энергия может поглощаться атмосферными газами, отражаться облаками или рассеиваться. Рассеяние происходит, когда световая волна ударяет частицу и отскакивает в другом направлении.

Около 3% энергии, падающей на землю, отражается обратно в атмосферу. Остальное поглощается камнями, почвой и водой, а затем излучается обратно в воздух в виде тепла. Эти инфракрасные волны могут быть видны только инфракрасными датчиками. Поскольку солнечная энергия постоянно проникает в атмосферу Земли и на поверхность земли, становится ли планета горячее? Ответ — нет (хотя следующий раздел содержит исключение), потому что энергия с Земли уходит в космос через верхние слои атмосферы.Если количество, которое выходит, равно количеству, которое входит, то средняя глобальная температура остается неизменной. Это означает, что тепловой баланс планеты сбалансирован. Что произойдет, если энергии поступит больше, чем уйдет? Если уходит больше энергии, чем входит?

Сказать, что тепловой баланс Земли сбалансирован, игнорирует важный момент. Количество поступающей солнечной энергии на разных широтах разное). Как вы думаете, куда попадает больше всего солнечной энергии и почему? Где остается меньше всего солнечной энергии и почему? Разница в солнечной энергии, получаемой на разных широтах, вызывает атмосферную циркуляцию.

Экваториальные районы

Полярные регионы

Продолжительность дня
Почти одинаково круглый год

Ночь 6 месяцев

Угол Солнца
Высокий

Низкий

Солнечное излучение
Высокая

Низкий

Альбедо
Низкий

Высокая

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ
Исключение из того, что температура Земли находится в равновесии, вызвано парниковыми газами.Но сначала необходимо объяснить роль парниковых газов в атмосфере. Парниковые газы нагревают атмосферу, улавливая тепло. Часть теплового излучения от земли задерживается парниковыми газами в тропосфере. Как одеяло на спящем человеке, парниковые газы действуют как изоляция для нашей планеты. Потепление атмосферы из-за изоляции парниковыми газами называется парниковым эффектом . Парниковые газы — это компонент атмосферы, который регулирует температуру Земли.Парниковые газы включают CO2, h3O, метан, O3, оксиды азота (NO и NO2) и хлорфторуглероды (CFC). Все это нормальная часть атмосферы, кроме ХФУ. В таблице ниже показано, как каждый парниковый газ попадает в атмосферу естественным образом.


Парниковый газ
Двуокись углерода (CO 2 )
Метан
Закись азота
Озон
Хлорфторуглероды (CFC)

Откуда взялось
Дыхание, извержения вулканов, разложение растительного материала; сжигание ископаемого топлива
Разложение растительного сырья при определенных условиях, биохимические реакции в желудке
Производятся бактериями; сжигание ископаемого топлива
Атмосферные процессы, химические реакции в результате сжигания ископаемого топлива
Не возникают в природе; сделано людьми

Различные парниковые газы по-разному удерживают тепло.Например, одна молекула метана улавливает в 30 раз больше тепла, чем одна молекула CO 2 . Одна молекула CFC-12 (разновидность CFC) улавливает в 10600 раз больше тепла, чем одна молекула CO 2 . Тем не менее, CO 2 является очень важным парниковым газом, потому что его гораздо больше в атмосфере.

Деятельность человека привела к значительному повышению уровня многих парниковых газов в атмосфере. Уровни метана примерно в 2 1/2 раза выше в результате деятельности человека. Углекислый газ увеличился более чем на 35%.ХФУ появились совсем недавно.

Как вы думаете, что произойдет при повышении уровня парниковых газов в атмосфере? Больше парниковых газов задерживает больше тепла и нагревает атмосферу. Увеличение или уменьшение содержания парниковых газов в атмосфере влияет на климат и погоду во всем мире.

Мезомасштабная метеорология

Направления исследований

Химия атмосферы

Динамика атмосферы

Исследование пограничного слоя

Группа исследования облаков и аэрозолей

Динамика облаков, процессы осадков и бури

Гляциология

Метеорология средней атмосферы

Планетарные атмосферы

Передача излучения и дистанционное зондирование

Синоптическая метеорология

Мезомасштабная метеорология — это изучение атмосферных явлений с типичными пространственными масштабами от 10 до 1000 км.Примеры мезомасштабных явлений включают грозы, ветры с перерывами, бури на спусках, бризы между сушей и морем и линии шквалов. Многие погодные явления, которые самым непосредственным образом влияют на деятельность человека, происходят на мезомасштабах. Исследования в области мезомасштабной метеорологии стимулировались недавними достижениями в области наблюдений и возможностей численного моделирования, которые значительно улучшили инструменты, используемые учеными-атмосферниками для изучения мезомасштабных погодных систем.

Преподаватели и студенты кафедры активно участвуют в большом количестве различных исследовательских проектов в области мезомасштабной метеорологии.К ним относятся исследования скоплений конвективных облаков и линий шквалов в тропиках и средних широтах, исследования полос осадков вдоль фронтов, исследование морских слоев и страто-кучевых облаков над субтропическими океанами, а также исследования топографически вынужденных потоков, таких как нисходящие склоны ураганы, блокирование и направление ветров орографией, роторы, вызванные горными волнами, и прогнозирование осадков в сложной местности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *