Pogoda
Prognoza pogody Prognoza pogody to przewidywanie czasowych i przestrzennych zmian stanu atmosfery. Podstawowe parametry opisujące stan atmosfery to ciśnienie, temperatura, prędkość i kierunek wiatru. Związane z nimi wielkości takie jak zachmurzenie, zamglenie, stan morza, zanieczyszczenia atmosferyczne także są elementami prognozy pogody i często zależą od prognozy podstawowych elementów. Prognozy pogody można sklasyfikować w zależności od czasu prognozy, obszaru, i sposobu prognozy. Prognoza pogody zależy od ilości i jakości danych początkowych. Ze względu na chaotyczną naturę procesów opisujących rozwój zjawisk atmosferycznych prognoza pogody staje się z czasem coraz mniej dokładna.
Historia prognoz pogody Przez tysiące lat ludzie starali się przewidywać pogodę. Około 340 p.n.e. Arystoteles opisał zjawiska pogodowe w pracy "Meteorologica". W Chinach prognoza pogody był praktykowana przynajmniej od 300 p.n.e. Starożytne metody polegały zazwyczaj na lokalnych obserwacjach. Np. czerwone słońce o zachodzie zazwyczaj zwiastowało dobrą pogodę następnego dnia. Ta lokalna wiedza o pogodzie tworzona była przez stulecia. Dopiero wynalazek telegrafu w 1837 zapoczątkował nowoczesny rozwój prognoz pogody głównie ze względu na możliwość zebrania początkowych danych jednocześnie w czasie. Dwóch naukowców jest uznawanych za pionierów prognoz pogody. Francis Beaufort (słynny ze swej skali Beauforta) i Robert FitzRoy. Obydwaj mieli duże wpływy w Brytyjskiej Marynarce Wojennej. Mimo, że ich wysiłki były ośmieszane w prasie tego okresu to ich idee zostały zaakceptowane przez środowiska naukowe i stanowią podstawy współczesnych prognoz pogody. W XX wieku nastąpił gwałtowny rozwój meteorologii jako dziedziny wiedzy. Idea numerycznej prognozy pogody (NPP) została zapoczątkowana przez angielskiego naukowca i pacyfistę Lewisa Richardsona w 1922 roku. Niestety jego schemat obliczeniowy był niewłaściwy, a obliczenia wykonywano ręcznie. Dopiero konstrukcja komputerów po II wojnie światowej i rozwój metody numerycznych umożliwiły gwałtowny rozwój NPP i ich operacyjny charakter.
Dane meteorologiczne Pomiary parametrów meteorologicznych odbywa się bezpośrednio lub metodami pośrednimi czyli teledetekcyjnymi. Tradycyjne obserwacje prędkości wiatru na powierzchni Ziemi, ciśnienia, temperatury, opadu, wyładowań atmosferycznych, pokrywy i rodzaju chmur robione są na stacjach meteorologicznych przez specjalnych obserwatorów lub przez automatyczne stacje pomiarowe. Światowa Organizacja Meteorologiczna (WMO) standaryzuje procedury pomiarowe i sposoby przesyłania danych przez światową sieć meteorologiczną. Ważnym elementem pomiarów są sondaże aerologiczne górnych warstw atmosfery. Polegają one na pomiarach przesyłanych na Ziemię za pomocą sondy meteorologicznej umocowanej do balonu meteorologicznego. Sonda zawiera podstawowe instrumenty takie jak pomiar ciśnienia czy temperatury. Z kolejnych pomiarów położenia balonu można wywnioskować o prędkości i kierunku wiatru. Tego typu synoptyczne, czyli jednoczesne na całym świecie, pomiary wykonywane są przez stacje pomiarowe co 12 godzin (słowo synoptyczny pochodzi od greckich słów syn - w tym samym czasie, i optic - widoczne, czyli widoczne jednocześnie). Podobne sondaże można dostać ze startujących i lądujących samolotów pasażerskich. Dużym problemem w zbieraniu danych stanowią obszary oceaniczne. Tutaj wykorzystuje się pomiary z boi oceanicznych, z pomiarów ze statków, oraz z pomiarów satelitarnych.
Coraz częściej pomiary bezpośrednie uzupełniane są pomiarami satelitarnymi. Za pomocą pasywnych metod pomiarowych polegających na obserwacji promieniowania elektromagnetycznego (widzialnego, słonecznego, podczerwonego, ultrafioletowego, i mikrofalowego) uzyskuje się informacje na temat rozkładu temperatury na powierzchni oceanu, zmian temperatury z wysokością, oraz kierunku i prędkości wiatru nad powierzchnią oceanu.
Nowymi metodami pomiarów są satelitarne aktywne metody teledetekcji (radar i lidar).
Naziemne techniki teledetekcji dostarczają coraz więcej informacji meteorologicznych. M.in. radary meteorologiczne używane są do oceny opadu w atmosferze, metody akustyczne służą do pomiaru rozkładu temperatury i prędkości wiatru z wysokością, pomiary lidarowe dają informacje na temat ilości i wielkości cząstek zanieczyszczeń w atmosferze.
Numeryczne prognozy pogody Idea numerycznej prognozy pogody (NPP) została zapoczątkowana przez angielskiego naukowca Lewisa Richardsona w 1922 roku. Obliczenia wykonywano ręcznie. Dopiero po 1945 roku gwałtowny rozwój technik komputerowych spowodował, że NPP stały się możliwe operacyjnie. NPP wykorzystują podstawowe zasady fizyki opisujące przepływ powietrza na obracającej się ziemi. Uwzględniane są rozmaite siły działające na cząstki powietrza takie jak grawitacja, siły wypornościowe związane z dostarczaną energią słoneczną, tarcie powietrza o ziemię, efekty przepływu nad górami, oddziaływanie z oceanem, i wiele innych procesów fizycznych. Wynikiem numerycznej prognozy pogody są mapy podstawowych i wtórnych wielkości opisujących stan atmosfery takich jak rozkład ciśnienia, prędkość wiatru, temperatura, opady, falowanie oceanu, zachmurzenie. |
|
