Koncepcje prognozowania pogody
Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o: - 1. Koncepcji prognozy pogody 2. Nowoczesnej koncepcji prognozy pogody.
1. Stara koncepcja prognozowania pogody:
W czasach starożytnych człowiek przewidywał pogodę w oparciu o fizyczne procesy natury. Prognozy te opierały się na zachowaniu ptaków i fizycznym wyglądzie ciał niebieskich. W szesnastym wieku Stoffler przygotował kalendarz astrologiczny oparty na fizycznym wyglądzie ciał niebieskich.
Przepowiedział, że w 1524 r. Nastąpi ogólnoświatowy potop (ciężka powódź). Jednak tego typu zjawiska w ogóle nie występowały. Nawet takie niepowodzenia nie mogły zniechęcić człowieka do przewidywania naturalnych zdarzeń.
W wielu starożytnych społeczeństwach pogoda została wyjaśniona poprzez działania lub nastroje wspaniałej rodziny bogów nieba, którzy wykorzystali pogodę, by nagrodzić lub ukarać to społeczeństwo. Gdyby bogowie byli zadowoleni, przeważy dobra pogoda, która będzie sprzyjała normalnemu wzrostowi plonów. Jeśli bogowie nie byli szczęśliwi, społeczeństwo zostało ukarane przez powodowanie powodzi, burz lub chorób itp.
Zastosowano dwa podejścia do zrozumienia zjawisk pogodowych. Jednym z nich było powiązanie zjawisk pogodowych z czynnikami fizycznymi. Starożytni myśliciele zdali sobie sprawę, że słońce jest głównym źródłem energii dla ziemi i jej atmosfery.
Próbowali ustalić związek słońca z pogodą, który doprowadził do klasyfikacji pór roku itd. Wczesny rozwój matematyki i astronomii również doprowadził do skojarzenia pogody z planetarną pozycją.
Inne podejście zastosowano w celu powiązania zmian pogodowych z zachowaniem zwierząt, ptaków i owadów, wyglądu i wzrostu niektórych gatunków roślin itp. Niektóre owady były bardzo wrażliwe na niewielkie zmiany temperatury, wilgotności i nasłonecznienia. Ale to podejście nie było we właściwym kierunku.
Pomimo tych niedociągnięć ustalono empiryczne wytyczne dotyczące przewidywania pogody na określonym obszarze. Niektóre sukcesy w lokalnej prognozie skłoniły ich do rozszerzenia prognozy pogody na rozległe obszary ważne przez dłuższy czas. Jednak prognozy te były niejasne i często wprowadzały w błąd.
Arystoteles (384-322 pne) był pierwszym starożytnym greckim uczonym, który użył nauki do przygotowania prognozy pogody. Napisał książkę zatytułowaną "Meteorological", w której wspomniał, że pogoda jest spowodowana oddziaływaniem czterech elementów, tj. Ziemi, ognia, powietrza i wody. Termin "meteorologia" pochodzi od tytułu dzieła Arystotelesa.
Obserwacje pogody obserwowano od początku cywilizacji. Aby obserwować różne zjawiska pogodowe, obserwacje wizualne i zmysłowe rejestrowano do XVIII wieku. Tego typu obserwacje trwały przez długi czas, aż do wynalezienia różnych przyrządów meteorologicznych.
Nowoczesne podejście do prognozowania pogody musiało więc czekać na wynalazki przyrządów meteorologicznych do precyzyjnych i dokładnych pomiarów. Wynalezienie termometru i barometru prowadzi do dokładniejszej i dokładniejszej prognozy pogody. Okres wielkich postępów nauki rozpoczął się na początku XV wieku. Potrzeba było około 300 lat, aby zobaczyć ogromny postęp w dziedzinie meteorologii.
2. Nowoczesna koncepcja prognozowania pogody:
Współczesne naukowe metody prognozowania pogody służą do zrozumienia systemów pogodowych. W celu przygotowania prognozy pogody wymagane jest poznanie początkowego stanu atmosfery. Aby opisać początkowy stan atmosfery, potrzebujemy instrumentalnych obserwatoriów meteorologicznych.
Aby przewidzieć przyszły stan atmosfery, powinniśmy zrozumieć fizyczne procesy zachodzące w atmosferze. Fizyczne procesy można zrozumieć za pomocą podstawowej matematyki i praw fizycznych (Charle i Boyle'a).
Współczesne podejście do prognozowania pogody rozpoczęło się w XVII wieku wraz z wynalezieniem barometru Torricellego w 1643 r. Termometr został wymyślony przez Andersa Celcjusza w 1737 r., A Horace wynalazł higrometr w 1783 r. Wynalazkiem tych instrumentów są prawa fizyczne rządzące atmosferą. procesy zostały sformułowane przez różnych naukowców.
Na początku rejestrowano temperaturę, wilgotność i ciśnienie w pobliżu powierzchni ziemi. Później zwrócono uwagę na górną atmosferę za pomocą załogowych lotów balonem z przyrządami rejestrującymi zwanymi meteorografami. Po wzroście do pewnej wysokości balon pękł i spadł na ziemię.
Później meteorograf można odzyskać, aby uzyskać dane górnego powietrza. Zostały one zastąpione przez bezzałogowe balony. Firma Marconi wynalazła komunikację bezprzewodową na początku XIX wieku, dlatego w 1844 r. Uruchomiono system komunikacji, który pomógł meteorologom uzyskać dane górnego powietrza.
Meteorolodzy zdają sobie sprawę, że ważne jest, aby wziąć pod uwagę atmosferę jako całość, jeśli mamy przewidzieć jej przyszłe zachowanie. Obecnie, satelity, rakiety i komputery elektroniczne są używane do badania górnej atmosfery. W tym samym czasie na całym świecie rozbudowano sieć meteorologicznej powierzchni.
Obserwacje meteorologiczne są rejestrowane przy 0000GMT, 0530, 0830 i 1200 GMT. Teraz wygodnie jest badać konkretny region atmosfery. Należy jednak pamiętać, że wydarzenia w jednym regionie mają wpływ na wydarzenia w innych częściach atmosfery.
W 1961 roku prezydent USA John F. Kennedy zaprosił kilka innych krajów do udziału w projekcie obserwacji świata pogodowego. Celem było ulepszenie prognozowania pogody dla wszystkich narodów. We wszystkich 150 krajach wzięto pod uwagę globalną współpracę w zakresie prognozowania pogody. W rezultacie narodził się światowy zegarek pogodowy (WWW).
Był to jeden z najważniejszych kroków naprzód we współpracy międzynarodowej w zakresie prognozowania pogody. Teraz prognozy pogody poprawiły się w znacznym stopniu od 1960 r. W niedalekiej przyszłości postęp w dziedzinie prognozowania pogody osiągnie taki poziom, na jaki wcześniejsi obserwatorzy pogody nigdy by nie pomyśleli.
Istnieją różne techniki wykorzystywane do prognozowania przyszłego stanu atmosfery.
Podstawowe techniki prognozowania pogody są zasadniczo klasyfikowane jako:
ja. Techniki synoptyczne.
ii. Techniki statystyczne.
iii. Numeryczne prognozy pogody (NWP).
ja. Techniki synoptyczne:
Synoptyczne prognozy pogody są popularne na całym świecie, ponieważ złożone równania atmosferyczne można zrozumieć za pomocą wykresów synoptycznych. Analiza i badanie jednoczesnych obserwacji pogodowych w różnych skalach przestrzennych, od zasięgu ogólnokrajowego, regionalnego do globalnego, określane jest jako meteorologia synoptyczna.
Początkowo dane różnych parametrów meteorologicznych rejestrowane w różnych odosobnionych miejscach nie były pomocne w zrozumieniu zmian w nadchodzących warunkach pogodowych.
Ale przełom w meteorologii nastąpił wraz z wynalezieniem telegrafu w 1835 r. I automatycznym radiosonde na początku XX wieku, wynalezieniem radaru w 1940 r. I nawigacją dopplerowską w 1950 r. Jednak rewolucja nastąpiła wraz z wystrzeleniem satelity meteorologicznego w latach sześćdziesiątych. .
Meteorologia synoptyczna umożliwia naukowcom poznanie zjawiska górnych warstw troposfery, takich jak fale planetarne i synoptyczne oraz strumienie strumieni. Badanie i interpretacja obrazów chmur pochodzących z satelitów meteorologicznych dodatkowo zwiększyło użyteczność meteorologii synoptycznej.
W podejściu synoptycznym, prezenter planuje przewidzieć przyszłe zmiany stanu atmosfery ze stanu początkowego, wykorzystując swoją wiedzę teoretyczną i doświadczenie.
Forecaster analizuje aktualne dane dostępne na różnych wysokościach atmosfery i próbuje dopasować je do przeszłych podobnych sytuacji. Sukces prognozy zależy od umiejętności i doświadczenia planisty. Metoda jest subiektywna i bardzo przydatna w prognozowaniu na krótki dystans.
ii. Techniki statystyczne:
W podejściu statystycznym prezenter próbuje powiązać jeden element pogody z drugim. Poprzez badanie przeszłych zapisów pogodowych można ustalić przydatne zależności dotyczące występowania jednego zdarzenia pogodowego z innym lub wieloma innymi elementami pogody. Ta metoda jest bardzo przydatna w prognozie pogody dalekiego zasięgu.
iii. Numeryczne prognozy pogody:
Prognoza pogody według metod synoptycznych jest dość obiektywna, ponieważ doświadczenie planisty odgrywa ważną rolę w jego zastosowaniu. Głównym celem tej techniki jest rozwiązywanie różnych równań rządzących ruchami atmosferycznymi i procesami fizycznymi zachodzącymi nieprzerwanie w atmosferze.
Dynamiczna meteorologia zajmuje się ruchami atmosferycznymi, a fizyczna meteorologia zajmuje się procesami fizycznymi. Celem tych oddziałów jest opracowanie kompletnej obiektywnej metody przewidywania pogody, tj. Przewidywanie przyszłego stanu atmosfery, gdy znane są jej warunki początkowe.
Równania ruchu atmosferycznego są tak złożone, że nie mają dokładnego rozwiązania matematycznego. Jednak ich rozwiązanie można uzyskać za pomocą szeregu obliczeń arytmetycznych lub obliczeń numerycznych. Prognoza pogody przygotowana na podstawie tych obliczeń nazywana jest numeryczną prognozą pogody.
Równania hydrodynamiczne sterujące ruchem atmosferycznym są zbiorem skomplikowanych równań.
Równania te dotyczą następujących sił:
(i) Turbulencje i siły tarcia powstające w wyniku wiatrów wiejących na obiektach takich jak topografia.
(ii) Opór wewnętrzny między różnymi warstwami atmosfery poruszającymi się z różnymi prędkościami i kierunkami
Oprócz tych sił, uwzględniono również ogrzewanie diabetyczne, szczególnie związane z intensywnymi zjawiskami konwekcyjnymi, takimi jak szkwały liniowe i burze cyklonowe. Podobnie modyfikacja przepływu wiatru przez ogromne bariery górskie jest jednym z ważnych składników równań.
Ponadto dystrybucja źródeł ciepła i pochłaniaczy powinna być w pełni znana. Wynikają one z masowych modyfikacji powietrza spowodowanych procesem wymiany ciepła między morzem a atmosferą oraz leżących u jego podstaw lądów i atmosfery.
W 1920 r. Richardson próbował rozwiązać równania ruchów w modelowej atmosferze. Zaproponował, aby tempo wymiany ciśnienia powierzchniowego było związane z konwergencją masy lub rozbieżnością masy w kolumnie powietrza nad powierzchnią. Do rozwiązywania problemów prognostycznych wykorzystano metody numeryczne. Ale nie udało mu się rozwiązać tych równań.
Charney w 1950 roku założył, że ruch atmosferyczny jest przepływem geostroficznym. W oparciu o to założenie opracowano nowy model atmosferyczny, w którym przygotowano wykres prognostyczny 500 mb. Obecnie prognozy liczbowe obejmują prognostyczne wykresy warstwic różnych poziomów izobarycznych, mapy prognostyczne pola wiatru, wykresy wirowości, rozbieżności i ruchu pionowego.
Nowoczesne komputery elektroniczne mogą bardzo szybko analizować dużą ilość danych. Komputer może rysować i rysować linie na wykresach powierzchniowych i górnych powietrznych. W ostatnich latach wraz z pojawieniem się superkomputerów, bardzo wydajne numeryczne prognozy pogody (NWP) stały się bardziej obiecującą metodą prognozowania pogody, szczególnie w prognozowaniu pogody w krótkim i średnim zakresie.
W tej metodzie równania hydrodynamiczne, które rządzą ruchami atmosferycznymi, są rozwiązywane za pomocą metod numerycznych wykorzystujących szybkie komputery.
Spośród tych różnych metod prognoz pogody metoda statystyczna nie jest wiarygodna w przypadku prognozy krótkoterminowej. Numeryczne prognozy pogody (NWP) są popularne w średnich szerokościach geograficznych, ale prognozy pogody za pomocą metod numerycznych nie powiodły się w regionach tropikalnych ze względu na słabe gradienty parametrów meteorologicznych.
Meteorologia synoptyczna jest popularna na całym świecie, ponieważ złożone równania atmosferyczne można zrozumieć na podstawie wykresów synoptycznych. Dalekosiężna prognoza monsunu dokonywana jest za pomocą technik statystycznych.
