Meteorologi - Meteorology

Meteorologi er en gren av de atmosfæriske vitenskapene (som inkluderer atmosfærisk kjemi og atmosfærisk fysikk ), med et stort fokus på værmeldinger . Studiet av meteorologi går tilbake til årtusener , selv om betydelige fremskritt innen meteorologi først begynte på 1700 -tallet. 1800 -tallet så beskjeden fremgang i feltet etter at værobservasjonsnettverk ble dannet på tvers av brede regioner. Tidligere forsøk på å forutsi vær var avhengig av historiske data. Det var først etter avklaringen av fysikklovene og nærmere bestemt utviklingen av datamaskinen, noe som muliggjorde en automatisk løsning av mange likninger som modellerer været, i siste halvdel av 1900 -tallet som betydelige gjennombrudd i været prognoser ble oppnådd. En viktig gren av værmeldingen er marin værmelding når det gjelder sjø- og kystsikkerhet, der væreffekter også inkluderer atmosfæriske interaksjoner med store vannmasser.

Meteorologiske fenomener er observerbare værhendelser som forklares av meteorologi. Meteorologiske fenomener beskrives og kvantifiseres av variablene i jordens atmosfære : temperatur , lufttrykk , vanndamp , massestrømning , og variasjonene og interaksjonene til disse variablene, og hvordan de endres over tid. Ulike romlige skalaer brukes til å beskrive og forutsi vær på lokalt, regionalt og globalt nivå.

Meteorologi, klimatologi , atmosfærisk fysikk og atmosfærisk kjemi er subdisipliner i atmosfæriske vitenskaper . Meteorologi og hydrologi utgjør det tverrfaglige feltet hydrometeorologi . Samspillet mellom jordens atmosfære og dens hav er en del av et koblet havatmosfære system. Meteorologi har anvendelse på mange forskjellige områder som militær , energiproduksjon , transport , landbruk og konstruksjon .

Ordet meteorologi er fra det antikke greske μετέωρος metéōros ( meteor ) og -λογία -logia ( -(o) logy ), som betyr "studiet av ting høyt i luften."

Historie

Evnen til å forutsi regn og flom basert på årlige sykluser ble tydeligvis brukt av mennesker i det minste fra tidspunktet for landbruksoppgjør hvis ikke tidligere. Tidlige tilnærminger til å forutsi vær var basert på astrologi og ble praktisert av prester. Skriftskriftbabylonske tabletter inkluderte assosiasjoner mellom torden og regn. De Chaldeans differensiert på 22 ° og 46 ° halo .

Gamle indiske Upanishads inneholder omtale av skyer og årstider . Samaveda nevner ofringer som skal utføres når visse fenomener ble lagt merke til. Varāhamihiras klassiske verk Brihatsamhita , skrevet rundt 500 e.Kr., viser bevis på værobservasjon.

I 350 f.Kr. skrev Aristoteles Meteorologi . Aristoteles regnes som grunnleggeren av meteorologi. En av de mest imponerende prestasjonene beskrevet i meteorologien er beskrivelsen av det som nå kalles den hydrologiske syklusen .

Boken De Mundo (komponert før 250 f.Kr. eller mellom 350 og 200 f.Kr.) bemerket:

Hvis den blinkende kroppen blir satt i brann og skynder seg voldsomt til jorden kalles den en tordenbolt; hvis den bare er halvparten av ilden, men også voldelig og massiv, kalles den en meteor ; hvis den er helt fri for brann, kalles den en røykbolt. De kalles alle 'swooping bolts' fordi de svinger ned på jorden. Lyn er noen ganger smoky, og kalles da 'ulmende lyn ", noen ganger piler raskt sammen, og deretter sies å være levende Andre ganger, det reiser i skjeve linjer, og kalles. Gaffel lyn Når det svinger ned på noen. objektet kalles det 'swooping lyn'.

Den greske forskeren Theophrastus samlet en bok om værmelding, kalt Tegnbok . Theophrastus 'arbeid forble en dominerende innflytelse i studiet av vær og værmeldinger i nesten 2000 år. I 25 e.Kr. formaliserte Pomponius Mela , en geograf for Romerriket , klimasonesystemet. Ifølge Toufic Fahd, rundt det 9. århundre, Al-Dinawari skrev Kitab al-Nabat ( Book of Plants ), der han behandler søknaden meteorologi til landbruket i løpet av arabiske jordbruksrevolusjonen . Han beskriver himmelens meteorologiske karakter, planetene og stjernebildene , solen og månen , månefasene som indikerer årstider og regn, anwaen ( himmelske regnmasser) og atmosfæriske fenomener som vind, torden, lyn, snø, flom , daler, elver, innsjøer.

Tidlige forsøk på å forutsi vær var ofte knyttet til profeti og spådom, og var noen ganger basert på astrologiske ideer. Admiral FitzRoy prøvde å skille vitenskapelige tilnærminger fra profetiske.

Forskning på visuelle atmosfæriske fenomener

Skumring på Baker Beach

Ptolemaios skrev om atmosfærisk brytning av lys i sammenheng med astronomiske observasjoner. I 1021 viste Alhazen at atmosfærisk brytning også er ansvarlig for skumringen ; han estimerte at skumringen begynner når solen er 19 grader under horisonten , og brukte også en geometrisk bestemmelse basert på dette for å estimere maksimal høyde på jordens atmosfære som 52 000 passim (ca. 49 miles eller 79 km).

St. Albert den store var den første som foreslo at hver dråpe fallende regn hadde form av en liten kule, og at denne formen betydde at regnbuen ble produsert av lys som samhandlet med hvert regndråpe. Roger Bacon var den første som beregnet regnbuens vinkelstørrelse. Han uttalte at et regnbue -toppmøte ikke kan vises høyere enn 42 grader over horisonten. På slutten av 1200-tallet og begynnelsen av 1300-tallet var Kamāl al-Dīn al-Fārisī og Theodoric fra Freiberg de første som ga de riktige forklaringene på det primære regnbue- fenomenet. Theoderic gikk videre og forklarte også den sekundære regnbuen. I 1716 foreslo Edmund Halley at nordlys er forårsaket av "magnetisk utstrømning" som beveger seg langs jordens magnetfeltlinjer .

Instrumenter og klassifiseringsskalaer

Et halvkuleformet anemometer

I 1441 oppfant kong Sejongs sønn, prins Munjong av Korea, den første standardiserte regnemåleren . Disse ble sendt gjennom hele Joseon -dynastiet i Korea som et offisielt verktøy for å vurdere landskatter basert på en bondes potensielle høst. I 1450 utviklet Leone Battista Alberti et vindmåler med svingende plate , og ble kjent som det første vindmåleren . I 1607 konstruerte Galileo Galilei et termoskop . I 1611 skrev Johannes Kepler den første vitenskapelige avhandlingen om snøkrystaller: "Strena Seu de Nive Sexangula (A New Year's Gift of Hexagonal Snow)." I 1643 Evange Torricelli oppfant kvikksølv barometer . I 1662 oppfant Sir Christopher Wren den mekaniske, selvtømmende, tippende bøtte-regnemåleren. I 1714 opprettet Gabriel Fahrenheit en pålitelig skala for måling av temperatur med et kvikksølv-termometer. I 1742 foreslo Anders Celsius , en svensk astronom, temperaturskalaen "centigrade", forgjengeren til den nåværende Celsius -skalaen. I 1783 ble det første hårhygrometeret demonstrert av Horace-Bénédict de Saussure . I 1802–1803 skrev Luke Howard On the Modification of Clouds , der han tildeler skytyper latinske navn. I 1806 introduserte Francis Beaufort sitt system for klassifisering av vindhastigheter . Nær slutten av 1800 -tallet ble de første skyatlasene publisert, inkludert International Cloud Atlas , som har vært på trykk siden. April 1960-lanseringen av den første vellykkede værsatellitten , TIROS-1 , markerte begynnelsen på en alder der værinformasjon ble tilgjengelig globalt.

Atmosfærisk sammensetningsforskning

I 1648 oppdaget Blaise Pascal at atmosfæretrykket synker med høyden, og konkluderte med at det er et vakuum over atmosfæren. I 1738 publiserte Daniel Bernoulli Hydrodynamics , og startet den kinetiske teorien om gasser og etablerte de grunnleggende lovene for teorien om gasser. I 1761 oppdaget Joseph Black at is absorberer varme uten å endre temperaturen ved smelting. I 1772 oppdaget Blacks student Daniel Rutherford nitrogen , som han kalte flogistisert luft , og sammen utviklet de phlogiston -teorien . I 1777 oppdaget Antoine Lavoisier oksygen og utviklet en forklaring på forbrenning. I 1783, i Lavoisiers essay "Reflexions sur le phlogistique", deprecerer han phlogiston -teorien og foreslår en kaloriteori . I 1804 observerte Sir John Leslie at en matt svart overflate utstråler varme mer effektivt enn en polert overflate, noe som antyder viktigheten av svart kroppsstråling . I 1808 forsvarte John Dalton kaloriteorien i A New System of Chemistry og beskrev hvordan den kombineres med materie, spesielt gasser; han foreslo at varmekapasiteten til gasser varierer omvendt med atomvekten . I 1824 analyserte Sadi Carnot effektiviteten til dampmotorer ved hjelp av kaloriteori; han utviklet forestillingen om en reversibel prosess, og ved å postulere at det ikke eksisterer noe slikt i naturen, la han grunnlaget for den andre loven om termodynamikk .

Forskning på sykloner og luftstrøm

Generell sirkulasjon av jordens atmosfære: Vest- og passatvindene er en del av jordens atmosfæriske sirkulasjon.

I 1494 opplevde Christopher Columbus en tropisk syklon, noe som førte til den første skriftlige europeiske beretningen om en orkan. I 1686 presenterte Edmund Halley en systematisk studie av passatvindene og monsunene og identifiserte solvarme som årsaken til atmosfæriske bevegelser. I 1735 ble en ideell forklaring på global sirkulasjon gjennom studier av passatvindene skrevet av George Hadley . I 1743, da Benjamin Franklin ble forhindret fra å se en måneformørkelse av en orkan , bestemte han seg for at sykloner beveger seg på en motsatt måte til vinden ved deres periferi. Å forstå kinematikken til hvordan nøyaktig rotasjonen av jorden påvirker luftstrømmen var delvis først. Gaspard-Gustave Coriolis publiserte et papir i 1835 om energiutbyttet til maskiner med roterende deler, for eksempel vannhjul. I 1856 foreslo William Ferrel eksistensen av en sirkulasjonscelle på midten av breddegrader, og luften innvendig avbøyd av Coriolis-styrken, noe som resulterte i den rådende vestavinden. Sent på 1800-tallet ble luftmassers bevegelse langs isobarer forstått som et resultat av storskala interaksjon mellom trykkgradientkraften og avbøyningskraften. I 1912 fikk denne avbøyende kraften navnet Coriolis -effekten. Like etter første verdenskrig utviklet en gruppe meteorologer i Norge under ledelse av Vilhelm Bjerknes den norske syklonmodellen som forklarer generering, intensivering og ultimate forfall (livssyklusen) til syklonermidten av breddegraden , og introduserte ideen om fronter , det vil si , skarpt definerte grenser mellom luftmasser . Gruppen inkluderte Carl-Gustaf Rossby (som var den første som forklarte den store atmosfæriske strømmen når det gjelder væskedynamikk ), Tor Bergeron (som først bestemte hvordan regn dannes) og Jacob Bjerknes .

Observasjonsnettverk og værmeldinger

Skysklassifisering etter forekomsthøyde
Dette "Hyetographic or Rain Map of the World" ble første gang utgitt 1848 av Alexander Keith Johnston .
Dette "hyetografiske eller regnkart over Europa" ble også utgitt i 1848 som en del av "The Physical Atlas".

På slutten av 1500 -tallet og første halvdel av 1600 -tallet ble det oppfunnet en rekke meteorologiske instrumenter - termometer , barometer , hydrometer , samt vind- og regnmålere. På 1650 -tallet begynte naturfilosofer å bruke disse instrumentene til systematisk å registrere værobservasjoner. Vitenskapelige akademier etablerte værdagbøker og organiserte observasjonsnettverk. I 1654 etablerte Ferdinando II de Medici det første nettverket for værobservasjon , som besto av meteorologiske stasjoner i Firenze , Cutigliano , Vallombrosa , Bologna , Parma , Milano , Innsbruck , Osnabrück , Paris og Warszawa . De innsamlede dataene ble sendt til Firenze med jevne mellomrom. På 1660 -tallet sponset Robert Hooke fra Royal Society of London nettverk av værobservatører. Hippokrates 'avhandling Airs, Waters og Places hadde knyttet vær til sykdom. Dermed forsøkte tidlige meteorologer å korrelere værmønstre med epidemiske utbrudd, og klimaet med folkehelsen.

I løpet av opplysningstiden prøvde meteorologi å rasjonalisere tradisjonell værmelding, inkludert astrologisk meteorologi. Men det var også forsøk på å etablere en teoretisk forståelse av værfenomener. Edmond Halley og George Hadley prøvde å forklare passatvindene . De begrunnet at den stigende massen av oppvarmet ekvatorluft erstattes av en tilstrømning av kjøligere luft fra høye breddegrader. En strøm av varm luft i stor høyde fra ekvator til poler etablerte igjen et tidlig sirkulasjonsbilde. Frustrasjon over mangel på disiplin blant værobservatører og den dårlige kvaliteten på instrumentene, førte til at de tidlige moderne nasjonalstatene organiserte store observasjonsnettverk. Så mot slutten av 1700 -tallet hadde meteorologer tilgang til store mengder pålitelige værdata. I 1832 ble det opprettet en elektromagnetisk telegraf av baron Schilling . Ankomsten av den elektriske telegrafen i 1837 ga for første gang en praktisk metode for raskt å samle overflateværobservasjoner fra et stort område.

Disse dataene kan brukes til å lage kart over atmosfærens tilstand for et område nær jordoverflaten og for å studere hvordan disse tilstandene utviklet seg gjennom tiden. For å lage hyppige værmeldinger basert på disse dataene kreves et pålitelig observasjonsnettverk, men det var først i 1849 at Smithsonian Institution begynte å etablere et observasjonsnettverk over hele USA under ledelse av Joseph Henry . Lignende observasjonsnettverk ble etablert i Europa på dette tidspunktet. Pastor William Clement Ley var nøkkelen i forståelsen av cirrusskyer og tidlige forståelser av Jet Streams . Charles Kenneth Mackinnon Douglas , kjent som 'CKM' Douglas leste Leys aviser etter hans død og fortsatte den tidlige studien av værsystemer. Nittende århundre forskere i meteorologi ble hentet fra militær eller medisinsk bakgrunn, snarere enn utdannet som dedikerte forskere. I 1854 utnevnte Storbritannias regjering Robert FitzRoy til det nye kontoret for Meteorological Statist til Trade Board med oppgaven å samle værobservasjoner til sjøs. FitzRoys kontor ble Storbritannias meteorologiske kontor i 1854, den nest eldste nasjonale meteorologiske tjenesten i verden ( Central Institution for Meteorology and Geodynamics (ZAMG) i Østerrike ble grunnlagt i 1851 og er den eldste værtjenesten i verden). De første daglige værmeldingene fra FitzRoy's Office ble publisert i avisen The Times i 1860. Året etter ble det innført et system for heising av stormvarselkegler ved hovedhavnene når det var ventet storm.

I løpet av de neste 50 årene etablerte mange land nasjonale meteorologiske tjenester. Den India Meteorologisk Institutt (1875) ble etablert for å følge tropisk syklon og monsun . Det finske meteorologiske sentralkontoret (1881) ble dannet fra en del av Magnetic Observatory ved Helsinki University . Japans Tokyo Meteorological Observatory, forløperen til Japan Meteorological Agency , begynte å konstruere overflateværkart i 1883. United States Weather Bureau (1890) ble opprettet under United States Department of Agriculture . Den australske Bureau of Meteorology (1906) ble etablert av en Meteorologi lov å forene eksisterende statlige meteorologiske tjenester.

Numerisk værmelding

En meteorolog ved konsollen til IBM 7090 i Joint Numerical Weather Prediction Unit. c. 1965

I 1904 argumenterte den norske forskeren Vilhelm Bjerknes først i sin artikkel Weather Forecasting as a Problem in Mechanics and Physics at det burde være mulig å forutsi været ut fra beregninger basert på naturlover .

Det var først senere på 1900 -tallet at fremskritt i forståelsen av atmosfærisk fysikk førte til grunnlaget for moderne numerisk værmelding . I 1922 publiserte Lewis Fry Richardson "Weather Prediction By Numerical Process", etter å ha funnet notater og avledninger han jobbet med som ambulansesjåfør i første verdenskrig. Han beskrev hvordan små termer i prognostiske væskedynamikklikninger som styrer atmosfærisk strømning kunne neglisjeres. , og et numerisk beregningsopplegg som kan utformes for å tillate forutsigelser. Richardson så for seg et stort auditorium med tusenvis av mennesker som utførte beregningene. Imidlertid var det store antallet beregninger som kreves for stort til å fullføres uten elektroniske datamaskiner, og størrelsen på rutenettet og tidstrinnene som ble brukt i beregningene førte til urealistiske resultater. Selv om numerisk analyse senere fant at dette skyldtes numerisk ustabilitet .

Fra og med 1950 -tallet ble numeriske prognoser med datamaskiner gjennomførbare. De første værmeldingene avledet på denne måten brukte barotropiske (enkelt-vertikal-nivå) modeller, og kunne lykkes med å forutsi stor bevegelse av Rossby-bølger på mellomlengde , det vil si mønsteret av atmosfæriske nedturer og høyder . I 1959 mottok Storbritannias meteorologiske kontor sin første datamaskin, en Ferranti Mercury .

På 1960 -tallet ble atmosfærens kaotiske natur først observert og beskrevet matematisk av Edward Lorenz , og grunnla feltet for kaosteori . Disse fremskrittene har ført til den nåværende bruken av ensembleprognoser i de fleste store prognosesentrene, for å ta hensyn til usikkerhet som skyldes atmosfærens kaotiske natur. Matematiske modeller som brukes til å forutsi det langsiktige været på jorden ( klimamodeller ), er utviklet som har en oppløsning i dag som er like grov som de eldre værmeldingsmodellene. Disse klimamodellene brukes til å undersøke langsiktige klimaskift , for eksempel hvilke effekter som kan være forårsaket av menneskelige utslipp av klimagasser .

Meteorologer

Meteorologer er forskere som studerer og arbeider innen meteorologi. The American Meteorological Society publiserer og oppdaterer kontinuerlig en autoritær elektronisk Meteorologi -ordliste . Meteorologer jobber i offentlige etater , private konsulent- og forskningstjenester , industriforetak, verktøy, radio- og fjernsynsstasjoner og innen utdanning . I USA hadde meteorologene rundt 10 000 jobber i 2018.

Selv om værmeldinger og advarsler er de mest kjente produktene til meteorologer for publikum, er ikke værmeldere på radio og fjernsyn nødvendigvis profesjonelle meteorologer. De er oftest journalister med lite formell meteorologiske opplæring, ved hjelp av uregulerte titler som været spesialist eller meteorologen . The American Meteorological Society og National Weather Association problemet "Seals av godkjenning" til vær kringkastere som oppfyller visse krav, men dette er ikke obligatorisk å være ansatt av media.

Utstyr

Satellittbilde av orkanen Hugo med en polar lav synlig øverst på bildet

Hver vitenskap har sine egne unike sett med laboratorieutstyr. I atmosfæren er det mange ting eller kvaliteter ved atmosfæren som kan måles. Regn, som kan observeres, eller sees hvor som helst og når som helst, var en av de første atmosfæriske egenskapene målt historisk. To andre nøyaktig målte kvaliteter er også vind og fuktighet. Ingen av disse kan sees, men kan føles. Enhetene for å måle disse tre oppstod på midten av 1400-tallet og var henholdsvis regnmåler , vindmåler og hygrometer. Mange forsøk hadde blitt gjort før 1400 -tallet for å konstruere tilstrekkelig utstyr for å måle de mange atmosfæriske variablene. Mange var defekte på en eller annen måte eller var rett og slett ikke pålitelige. Selv Aristoteles bemerket dette i noen av hans arbeider som vanskeligheten med å måle luften.

Sett med overflademålinger er viktige data for meteorologer. De gir et øyeblikksbilde av en rekke værforhold på ett sted og er vanligvis på en værstasjon , et skip eller en værbøye . Målingene tatt på en værstasjon kan inneholde et hvilket som helst antall atmosfæriske observasjoner. Vanligvis er temperatur, trykk , vindmålinger og fuktighet variablene som måles med henholdsvis termometer, barometer, vindmåler og hygrometer. Profesjonelle stasjoner kan også omfatte luftkvalitetssensorer ( karbonmonoksid , karbondioksid , metan , ozon , støv og røyk ), Ceilometer (sky tak), fallende utfelling sensor, flom sensor , lyn sensor , mikrofon ( eksplosjoner , soniske lenser , torden ) , pyranometer / pyrheliometer / spektroradiometer (IR / VIS / UV -fotodioder ), regnmåleren / snø måler , scintillasjonsteller ( bakgrunnsstråling , nedfall , radon ), seismometer ( jordskjelv og skjelvinger), transmisjonsmålere (sikt), og en GPS-klokke for data logging . Data fra øvre luft er av avgjørende betydning for værmeldingen. Den mest brukte teknikken er lanseringer av radiosonder . Som supplement til radiosondene er et nettverk av flysamling organisert av World Meteorological Organization .

Fjernmåling , som brukt i meteorologi, er konseptet med å samle data fra eksterne værhendelser og deretter produsere værinformasjon. De vanlige typene for fjernmåling er Radar , Lidar og satellitter (eller fotogrammetri ). Hver samler data om atmosfæren fra et eksternt sted og lagrer vanligvis dataene der instrumentet er plassert. Radar og Lidar er ikke passive fordi begge bruker EM -stråling for å belyse en bestemt del av atmosfæren. Værsatellitter sammen med mer generelle jordobservasjonssatellitter som sirkler jorden rundt i forskjellige høyder, har blitt et uunnværlig verktøy for å studere et bredt spekter av fenomener fra skogbranner til El Niño .

Romlige skalaer

Studiet av atmosfæren kan deles inn i forskjellige områder som er avhengige av både tid og romlige skalaer. I en ytterpunkt av denne skalaen er klimatologi. I timene til timer, skiller meteorologi seg ut i mikro-, meso- og synoptisk skala-meteorologi. Henholdsvis henger den geografiske størrelsen til hver av disse tre skalaene direkte til den passende tidsrammen.

Andre underklassifiseringer brukes til å beskrive de unike, lokale eller brede effektene i disse underklassene.

Typiske skalaer for atmosfæriske bevegelsessystemer
Bevegelsestype Horisontal skala (meter)
Molekylær gjennomsnittlig fri bane 10 −7
Minutt turbulente virvler 10 −2 - 10 −1
Små virvler 10 −1 - 1
Støv djevler 1–10
Vindkast 10 - 10 2
Tornadoer 10 2
Tordenvær 10 3
Fronter, squall -linjer 10 4 - 10 5
Orkaner 10 5
Synoptiske sykloner 10 6
Planetariske bølger 10 7
Atmosfærisk tidevann 10 7
Middels sonvind 10 7

Mikroskala

Mikroskala meteorologi er studiet av atmosfæriske fenomener på en skala på omtrent 1 kilometer (0,62 mi) eller mindre. Individuelle tordenvær, skyer og lokal turbulens forårsaket av bygninger og andre hindringer (for eksempel individuelle åser) er modellert på denne skalaen.

Mesoskala

Mesoskala meteorologi er studiet av atmosfæriske fenomener som har horisontale skalaer fra 1 km til 1000 km og en vertikal skala som starter på jordens overflate og inkluderer det atmosfæriske grenselaget, troposfæren, tropopausen og den nedre delen av stratosfæren . Tidsskalaer for mesoskala varer fra mindre enn en dag til flere uker. Begivenhetene som vanligvis er av interesse er tordenvær , byger , fronter , nedbør i tropiske og ekstratropiske sykloner , og topografisk genererte værsystemer som fjellbølger og hav- og landbris .

Synoptisk skala

NOAA : Synoptisk skala væranalyse.

Synoptisk skala forut atmosfæriske endringer på vekten opp til 1000 km og 10 5 sek (28 dager), i tid og rom. På synoptisk skala spiller Coriolis -akselerasjonen som påvirker luftmasser i bevegelse (utenfor tropene) en dominerende rolle i spådommer. Fenomenene som vanligvis beskrives av synoptisk meteorologi inkluderer hendelser som ekstratropiske sykloner, barokliniske trau og rygger, frontalsoner og til en viss grad jetstrømmer . Alle disse er vanligvis angitt på værkart for et bestemt tidspunkt. Den minste horisontale skalaen for synoptiske fenomener er begrenset til avstanden mellom overflateobservasjonsstasjoner .

Global skala

Årlig gjennomsnittlig havoverflatetemperatur.

Global meteorologi er studiet av værmønstre knyttet til transport av varme fra tropene til polene . Svært store svingninger er viktige i denne skalaen. Disse oscillasjonene har tidsperioder vanligvis i størrelsesorden måneder, for eksempel Madden - Julian -oscillasjonen , eller år, som El Niño - Southern Oscillation og Pacific decadal oscillation . Global meteorologi skyver inn i klimatologiområdet. Den tradisjonelle definisjonen av klima skyves inn i større tidsskalaer og med forståelsen av de lengre tidsskalaens globale svingninger, kan deres effekt på klima- og værforstyrrelser inkluderes i de synoptiske og mesoskala tidsskala -spådommene.

Numerisk værmelding er et hovedfokus for å forstå luft -sjø -interaksjon, tropisk meteorologi, atmosfærisk forutsigbarhet og troposfæriske/stratosfæriske prosesser. The Naval Research Laboratory i Monterey, California, utviklet en global atmosfæremodell kalt Navy Operasjonell globale atmosfæriske Prediction System (NOGAPS). NOGAPS drives operativt ved Fleet Numerical Meteorology and Oceanography Center for United States Military. Mange andre globale atmosfæriske modeller drives av nasjonale meteorologiske etater.

Noen meteorologiske prinsipper

Grenselagsmeteorologi

Grenselagsmeteorologi er studiet av prosesser i luftlaget rett over jordens overflate, kjent som det atmosfæriske grenselaget (ABL). Effektene av overflaten - oppvarming, kjøling og friksjon  - forårsaker turbulent blanding i luftlaget. Betydelig bevegelse av varme , materie eller momentum i tidsskalaer på mindre enn et døgn er forårsaket av turbulente bevegelser. Grenselagsmeteorologi inkluderer studier av alle typer grenser mellom overflate og atmosfære, inkludert hav, innsjø, urbane land og ikke-urbane land for studier av meteorologi.

Dynamisk meteorologi

Dynamisk meteorologi fokuserer generelt på væskedynamikken i atmosfæren. Ideen om luftpakke brukes til å definere det minste elementet i atmosfæren, mens man ignorerer den diskrete molekylære og kjemiske naturen til atmosfæren. En luftpakke er definert som et punkt i atmosfærens væskekontinuum. De grunnleggende lovene for væskedynamikk, termodynamikk og bevegelse brukes til å studere atmosfæren. De fysiske størrelsene som kjennetegner atmosfærens tilstand er temperatur, tetthet, trykk osv. Disse variablene har unike verdier i kontinuumet.

applikasjoner

Værmelding

Prognose for overflatetrykk fem dager inn i fremtiden for Nord -Stillehavet, Nord -Amerika og Nord -Atlanterhavet

Værvarsel er anvendelsen av vitenskap og teknologi for å forutsi atmosfærens tilstand på et fremtidig tidspunkt og gitt sted. Mennesker har forsøkt å forutsi været uformelt i årtusener og formelt siden minst 1800 -tallet. Værmeldinger blir laget ved å samle kvantitative data om atmosfærens nåværende tilstand og bruke vitenskapelig forståelse av atmosfæriske prosesser for å projisere hvordan atmosfæren vil utvikle seg.

En gang et menneskelig forsøk hovedsakelig basert på endringer i barometrisk trykk , nåværende værforhold og himmelforhold, brukes nå prognosemodeller for å bestemme fremtidige forhold. Menneskelig innspill er fortsatt nødvendig for å velge den best mulige prognosemodellen å basere prognosen på, noe som innebærer mønstergjenkjenningsevner, telekoblinger , kunnskap om modellytelse og kunnskap om modellskjevheter. Den kaotiske arten av atmosfæren, den massive regnekraften som kreves for å løse ligningene som beskriver den atmosfæren, feil involvert i å måle den innledende betingelser, og en ufullstendig forståelse av atmosfæriske prosesser bety at prognosene, blir mindre nøyaktig som forskjellen i nåværende tid og den tid i hvilken prognosen blir gjort (den området på prognose) øker. Bruk av ensembler og modellkonsensus hjelper til med å begrense feilen og velge det mest sannsynlige resultatet.

Det finnes en rekke sluttbruk for værmeldinger. Værvarsler er viktige varsler fordi de brukes til å beskytte liv og eiendom. Prognoser basert på temperatur og nedbør er viktige for landbruket, og derfor for varehandlere innenfor aksjemarkeder. Temperaturvarsler brukes av forsyningsselskaper for å estimere etterspørselen de kommende dagene. Til daglig bruker folk værmeldinger for å bestemme hva de skal ha på seg. Siden utendørsaktiviteter er sterkt begrenset av kraftig regn, snø og vindkjøling , kan prognoser brukes til å planlegge aktiviteter rundt disse hendelsene og planlegge fremover og overleve dem.

Luftfartsmeteorologi

Luftfartsmeteorologi omhandler værets innvirkning på lufttrafikkledelsen . Det er viktig for flybesetninger å forstå værets implikasjoner på flyplanen og flyet, som nevnt i Aeronautical Information Manual :

Virkningen av is på fly er kumulativ - skyvekraften reduseres, motstanden øker, løftet reduseres og vekten øker. Resultatene er en økning i stallhastighet og en forringelse av flyets ytelse. I ekstreme tilfeller kan det dannes 2 til 3 tommer is på forkanten av profilen på mindre enn 5 minutter. Det tar bare en halv tomme is for å redusere løftekraften til noen fly med 50 prosent og øker friksjonsmotstanden med en like stor prosentandel.

Jordbruksmeteorologi

Meteorologer, jordforskere , jordbrukshydrologer og agronomer er mennesker som er opptatt av å studere virkningene av vær og klima på plantefordeling, avlingseffekt , vannbrukseffektivitet, fenologi for plante- og dyreutvikling og energibalansen i forvaltede og naturlige økosystemer. Motsatt er de interessert i vegetasjonens rolle på klima og vær.

Hydrometeorologi

Hydrometeorologi er grenen av meteorologi som omhandler den hydrologiske syklusen , vannbudsjettet og nedbørsstatistikken for stormer . En hydrometeorolog forbereder og utsteder prognoser for akkumulert (kvantitativ) nedbør, kraftig regn, kraftig snø og fremhever områder med potensial for flom. Vanligvis overlapper det nødvendige kunnskapsområdet med klimatologi, mesoskala og synoptisk meteorologi og andre geofag.

Grenens tverrfaglige natur kan resultere i tekniske utfordringer, siden verktøy og løsninger fra hver enkelt av de involverte individuelle disipliner kan oppføre seg litt annerledes, optimaliseres for forskjellige hard- og programvareplattformer og bruke forskjellige dataformater. Det er noen initiativer - for eksempel DRIHM -prosjektet - som prøver å løse dette problemet.

Nukleær meteorologi

Nukleær meteorologi undersøker fordelingen av radioaktive aerosoler og gasser i atmosfæren.

Maritim meteorologi

Maritim meteorologi omhandler luft- og bølgeprognoser for skip som opererer til sjøs. Organisasjoner som Ocean Prediction Center , Honolulu National Weather Service prognosekontor, Storbritannia Met Office og JMA utarbeider prognoser for hav for verdens hav.

Militær meteorologi

Militær meteorologi er forskning og anvendelse av meteorologi for militære formål. I USA overvåker United States Navy 's Commander, Naval Meteorology and Oceanography Command meteorologisk innsats for Navy and Marine Corps mens United States Air Force ' s Air Force Weather Agency er ansvarlig for Air Force and Army .

Miljømeteorologi

Miljømeteorologi analyserer hovedsakelig industriell forurensningsspredning fysisk og kjemisk basert på meteorologiske parametere som temperatur, fuktighet, vind og forskjellige værforhold.

Fornybar energi

Meteorologiske applikasjoner innen fornybar energi inkluderer grunnforskning, "leting" og potensiell kartlegging av vindkraft og solstråling for vind og solenergi.

Se også

Referanser

Videre lesning

Ordbøker og leksikon

Eksterne linker

Vennligst se værmeldingen for værmeldingssteder.