Az időjárás a meteorológiai elemek és légköri jelenségek értékeinek halmaza, amelyeket egy adott időpontban és a tér egy bizonyos pontján figyelnek meg. Az " Időjárás " fogalom a légkör aktuális állapotára utal, szemben a " Klíma " fogalommal, amely a légkör átlagos állapotára utal hosszú időn keresztül. Ha nincsenek pontosítások, akkor az "időjárás" kifejezés a Föld időjárását jelenti. Időjárási jelenségek fordulnak elő a troposzférában ( a légkör alsó része ) és a sztratoszférában - a légköri rétegben, amely körülbelül 11-50 kilométeres magasságban található. Az időjárás nyomással , hőmérséklettel és páratartalommal írható le ., szélerősség és -irány , felhőzet , légköri csapadék , látótávolság , légköri jelenségek (köd, hóvihar, zivatar) és egyéb meteorológiai elemek.
Az időjárás folyamatos változást tapasztal, ami nem csak egyik napról a másikra, de akár néhány percre is nagyon érezhető. Az időjárási változások időszakosak és nem időszakosak. Az időszakos változások azok a változások, amelyek természetükben periodikusak, mivel a Föld forgásához kapcsolódnak a tengelye körül (napi változások) vagy a Nap körül (évi változások). A legszembetűnőbbek a napi változások közvetlenül a földfelszínen, mivel ezeket a földfelszín hőmérsékletének változásai határozzák meg, és más meteorológiai elemek a levegő hőmérsékletéhez kapcsolódnak. Az éves változásokat az évszakok váltakozása fejezi ki. A nem periodikus változások, különösen jelentősek az extratrópusi szélességi körökben, a légtömeg-átadás következményei . Az időszakos változások fázisának és a nem időszakos változások fázisának eltérései az időjárás legdrámaibb változásaihoz vezetnek. A légtömegek, amikor a Föld egyik régiójából a másikba mozognak, magukkal hozzák saját időjárási jellemzőiket, amelyek eltérnek az adott területen korábban létezőktől. Ezeket a jellemzőket az határozza meg, hogy a légtömeg honnan származik, és ezzel kapcsolatban milyen tulajdonságokkal rendelkezik. A magassággal a nem időszakos időjárási változások intenzitása általában csökken. A légi közlekedésben fontos figyelembe venni a szél és a turbulencia meredek növekedését , amelyek a sugáráramokhoz kapcsolódnak [1] .
A Földön gyakori időjárási jelenségek a szél , a felhők , a csapadék ( eső , hó , jégeső stb.), köd , zivatarok , porviharok és hóviharok . A ritkább jelenségek közé tartoznak a természeti katasztrófák, például a tornádók és hurrikánok . Szinte minden időjárási esemény a troposzférában (a légkör alsó részén) fordul elő.
A légtömegek fizikai tulajdonságaiban mutatkozó különbségek a napsugarak beesési szögének változásaiból adódnak, a régió óceánoktól való szélességétől és távolságától függően. A sarkvidéki és a trópusi levegő közötti nagy hőmérséklet-különbség a nagy magasságból érkező sugáráramlások valószínű oka . A középső szélességi körök barikus képződményei, mint például az extratrópusi ciklonok , általában a bolygóhullámok kialakulásának eredményeként alakulnak ki egy nagy magasságú sugárzónában. Ezek a képződmények, amelyek jelentős hatással vannak az időjárás változásaira, a sugárfolyamok instabilitása (ún. indexciklus ) következtében sorba jönnek . Mivel a Föld forgástengelye pályája síkjához képest el van döntve, a napsugarak beesési szöge az évszaktól függ. A Föld felszínének hőmérséklete az év során átlagosan ±40 °C-on belül változik. A pálya paramétereinek változása, a tengely hajlásszöge és a Föld forgásának szögsebessége befolyásolja a napenergia mennyiségét és eloszlását a bolygón, ami a hosszú távú klímaváltozás fő oka.
A földfelszín hőmérséklet-különbsége pedig különbséget okoz a légköri nyomás területén. A forró felület felmelegíti a felette lévő levegőt, kitágítja azt, csökkenti a levegő nyomását és sűrűségét. A vízszintes nyomásgradiens a Föld forgásához kapcsolódó centrifugális erővel és a Coriolis-erővel együtt hatva szelet hoz létre a szabad atmoszférában egyenlő nyomású izobárok mentén. A légkör összetett rendszer, így egy részének kis változásai nagy hatással lehetnek a rendszer egészére.
A felhők nagyon apró vízcseppekből vagy jégkristályokból állnak, amelyek olyan kicsik, hogy a gravitáció hatására csak lassan süllyednek le. Amikor megnövekednek és nehezebbek lesznek, gyorsabban esnek, és eső vagy hó esik a felhőből. Bármely felhőben a vízgőz telített állapotban van, vagyis a felhő adott hőmérsékleten a lehető legnagyobb mennyiségű gőzt tartalmazza. Ha ez nem így lenne, a felhőt alkotó cseppek elpárolognának, és a felhő megolvadna. A csapadék a felhőkből hullik, amelyek vízcseppek és jégkristályok keverékei. A jég vízvonzó tulajdonsága miatt a kristályok fokozatosan nőnek és hópelyhekké alakulnak. Ez nem csak a havazást magyarázza, hanem az esőt is. A troposzférában a levegő hőmérséklete a magassággal csökken, több kilométeres magasságban pedig mindig fagyos. Ezért szinte minden nyári eső hóként kezdődik, és csak az alsó meleg rétegekbe hullva a hópelyhek elolvadnak és esőcseppekké alakulnak [2] .
A levegő állandó mozgásban van, különösen a ciklonok és anticiklonok tevékenysége miatt.
A melegebb vidékekről hidegebb vidékekre mozgó légtömeg érkezésével váratlan felmelegedést okoz. Ugyanakkor a hidegebb földfelülettel való érintkezéstől az alulról mozgó légtömeg lehűl, és a földdel szomszédos légrétegek még a felső rétegeknél is hidegebbnek bizonyulhatnak. Az alulról érkező meleg légtömeg lehűlése a levegő legalsó rétegeiben a vízgőz lecsapódását idézi elő, melynek következtében felhők és csapadékok képződnek. Ezek a felhők alacsonyak, gyakran lehullanak a talajra és ködöt okoznak. A meleg légtömeg alsóbb rétegeiben meglehetősen meleg van, és nincsenek jégkristályok. Ezért nagy csapadékot nem tudnak adni, csak néha esik egy-egy finom, szitáló eső. A meleg légtömeg felhői egyenletes borítással (akkor stratusnak) vagy enyhén hullámos réteggel (akkor stratocumulusnak) borítják az egész égboltot.
A hideg légtömeg a hideg területekről a melegebb területekre vándorol, és hűtést hoz. A melegebb földfelszín felé haladva alulról folyamatosan melegszik. Melegítéskor nemcsak páralecsapódás nem következik be, hanem a már meglévő felhőknek, ködöknek el kell párologniuk, ennek ellenére nem válik felhőtlenné az ég, csak egészen más okok miatt képződnek felhők. Melegítéskor minden test felmelegszik, sűrűsége csökken, így amikor a levegő legalsó rétege felmelegszik és kitágul, könnyebbé válik, és mintegy külön buborékok vagy sugarak formájában felúszik, és a nehezebb hideg levegő leszáll benne. a helye. A levegő, mint minden gáz, összenyomásakor felmelegszik, tágulásakor pedig lehűl. A légköri nyomás a magassággal csökken, így a levegő felfelé ívelve tágul és hűl 1 fokkal minden 100 m emelkedés után, ennek következtében egy bizonyos magasságban páralecsapódás és felhőképződés indul meg benne. A leszálló levegősugarak összenyomás hatására felmelegednek, és nemhogy semmi nem csapódik le bennük, de még a beléjük hulló felhőmaradványok is elpárolognak. Ezért a hideg légtömegek felhői magasban felhalmozódó csapok, amelyek között rések vannak. Az ilyen felhőket cumulusnak vagy cumulonimbusnak nevezik. Soha nem ereszkednek le a földre, és nem válnak köddé, és általában nem fedik le az egész látható eget. Az ilyen felhőkben a felszálló légáramlások vízcseppeket visznek magukkal azokba a rétegekbe, ahol jégkristályok mindig jelen vannak, miközben a felhő elveszti jellegzetes „karfiol” alakját, és a felhő gomolyfelhővé alakul. Ettől a pillanattól kezdve csapadék hullik a felhőből, bár erős, de a felhők kis mérete miatt rövid ideig tart. Ezért a hideg légtömegek időjárása nagyon instabil. [2]
Légköri frontA különböző légtömegek érintkezési határát légköri frontnak nevezzük. A szinoptikus térképeken ez a határvonal egy olyan vonal, amelyet a meteorológusok "frontvonalnak" neveznek. A meleg és hideg légtömeg határa szinte vízszintes felület, amely észrevétlenül ereszkedik a frontvonal felé. A hideg levegő e felület alatt van, a meleg levegő pedig fölötte. Mivel a légtömegek folyamatosan mozgásban vannak, a köztük lévő határ folyamatosan tolódik. Érdekes tulajdonság: a frontvonal szükségszerűen áthalad az alacsony nyomású terület középpontján, és a front soha nem halad át a magas nyomású területek középpontjain.
Melegfront akkor jön létre, amikor a meleg légtömeg előrehalad, a hideg légtömeg pedig visszahúzódik. A meleg levegő, mint könnyebb, átkúszik a hideg levegőn. Tekintettel arra, hogy a levegő emelkedése annak lehűléséhez vezet, felhők képződnek a front felszíne felett. A meleg levegő meglehetősen lassan kúszik felfelé, így a melegfront felhőzetét cirrostratus és altostratus felhők egyenletes fátyla alkotja, amely több száz méter széles, esetenként több ezer kilométer hosszú. Minél messzebb vannak a frontvonal előtt a felhők, annál magasabbak és vékonyabbak.
Egy hidegfront halad a melegebb levegő felé. Ugyanakkor a hideg levegő a meleg levegő alá kúszik. A hidegfront alsó része a földfelszín súrlódása miatt elmarad a felső résztől, így a front felülete előrenyúlik. [2]
A ciklonok és anticiklonok kialakulása és mozgása a légtömegek jelentős távolságra történő átterjedéséhez és a szélirányok és -sebességek változásával összefüggő nem időszakos időjárási változásokhoz vezet, a felhőzet és a csapadék mennyiségének növekedésével vagy csökkenésével. Ciklonokban és anticiklonokban a levegő a csökkenő légköri nyomás irányába mozog , különböző erők hatására eltérve: centrifugális , Coriolis , súrlódás stb. Ennek eredményeként a ciklonokban a szél a középpontja felé irányul, az óramutató járásával ellentétes forgásban . Az északi féltekén és az óramutató járásával megegyező irányban a délen , az anticiklonokban, éppen ellenkezőleg, a központtól, ellenkező forgással.
A ciklon egy hatalmas (több száztól 2-3 ezer kilométeres) átmérőjű légköri örvény , középpontjában csökkentett légköri nyomással. Vannak extratrópusi és trópusi ciklonok .
A trópusi ciklonok ( tájfunok ) különleges tulajdonságokkal rendelkeznek, és sokkal ritkábban fordulnak elő. Trópusi szélességeken alakulnak ki (mindegyik féltekén 5°-tól 30°-ig) és kisebbek (több száz, ritkán több mint ezer kilométer), de nagyobb barikus gradienssel és hurrikánokat elérő szélsebességgel. Az ilyen ciklonokat a " vihar szeme " jellemzi - egy 20-30 km átmérőjű középső régió, viszonylag tiszta és nyugodt időjárással. Körülötte erőteljes, folyamatos gomolyfelhők halmozódnak fel heves esőkkel. A trópusi ciklonok fejlődésük során extratrópusi ciklonokká alakulhatnak át.
Az extratrópusi ciklonok főként a légköri frontokon, leggyakrabban a szubpoláris régiókban képződnek, és hozzájárulnak a legjelentősebb időjárási változásokhoz. A ciklonokra a felhős, csapadékos idő jellemző, a mérsékelt égövi csapadék nagy része hozzájuk kötődik. Egy extratrópusi ciklon központjában a legintenzívebb a csapadék és a legsűrűbb a felhő.
Az anticiklon egy olyan terület, ahol magas a légköri nyomás. Általában derült vagy változóan felhős az anticiklonos idő. [3] [4] [5]
A kis léptékű forgószelek ( tornádók , vérrögök, tornádók ) az időjárás szempontjából is fontosak.
" Meteorológia (a görög metéōros - felemelt, mennyei, metéōra - légköri és égi jelenségek és ... logika), a légkör és a benne zajló folyamatok tudománya." [6]
A Meteorológiai Világszervezet koordinálja a különböző országok meteorológiai szolgálatainak tevékenységét. [6]
Kétféle meteorológiai információ létezik:
A kidolgozott időjárás-előrejelzések sikere nagyban függ az elsődleges meteorológiai információk minőségétől.
A meteorológiai információk fő fogyasztói a légi közlekedés és a haditengerészet ( vízi közlekedés ). A mezőgazdaság is nagymértékben függ az időjárási viszonyoktól és az éghajlattól . A termelékenységet nagymértékben befolyásolja a talaj és a levegő páratartalma, a csapadék, a fény és a hő. A 19. század végén megalakult a meteorológia önálló ága, az agrometeorológia . Az éghajlati információkat széles körben használják különféle építmények - épületek, repülőterek, vasutak, elektromos vezetékek stb. - tervezésében és üzemeltetésében.
Oroszország kiterjedt meteorológiai állomáshálózattal rendelkezik (különböző kategóriájú, különböző megfigyelési programokkal), meteorológiai és hidrológiai állomásokkal. Jelentős szerepet játszanak a meteorológiai radarok (a felhőrétegek térbeli képei, valamint a csapadék és zivatar intenzitása a radar helyétől számított 250 km-es körzetben) és a meteorológiai mesterséges Földműholdak (felhők televíziós képei különböző hullámhossz-tartományok, a hőmérséklet és a levegő páratartalmának függőleges profilja a légkörben). A felső légi megfigyeléseket speciális felső légi állomások hálózatán végzik rádiószondák segítségével , esetenként meteorológiai és geofizikai rakéták segítségével. Megfigyelések a tengereken és óceánokon speciálisan felszerelt hajókról.
A Szovjetunió földi meteorológiai hálózata az 1980-as évek közepére érte el maximális fejlettségét. Az 1980-as évek végén kezdődött gazdasági válság a meteorológiai hálózat jelentős csökkenését okozta. 1987 és 1989 között a Szovjetunióban a meteorológiai állomások száma 15%-kal csökkent, 1995 elején az Orosz Föderáció meteorológiai állomásainak csökkenése 22% volt. A jövőben az időjárási információszerzés egyéb módszereinek (műhold és radar) fejlesztése miatt is lehetőség nyílik az időjárási állomások csökkentésére.
A szinoptikus térkép ( görögül συνοπτικός , „egyszerre látható”) olyan földrajzi térkép , amelyen számos időjárási állomás megfigyelésének eredményeit egyezményes jelekkel jelölik. Egy ilyen térkép vizuálisan ábrázolja az időjárás pillanatnyi állapotát. A térképek szekvenciális összeállítása során tisztázzák a légtömegek mozgási irányait, a ciklonok alakulását, a frontok mozgását . A szinoptikus térképek elemzése lehetővé teszi az időjárási változások előrejelzését. Nyomon követhető a légkör állapotának változása, különös tekintettel a légköri zavarok mozgására és alakulására, a légtömegek mozgására, átalakulására és kölcsönhatására stb. A 20. század vége óta széles körben használják az óceánok állapotáról és a szárazföld azon részeiről szóló műholdas információkat is, ahol nincs meteorológiai állomás. A felhőrendszerek műholdakról történő fényképezése lehetővé teszi az óceánok feletti trópusi ciklonok eredetének észlelését .
Az időjárás nemcsak a Földön létezik, hanem más égitesteken is ( bolygók és műholdaik ), amelyeknek van légköre. A más bolygók időjárásának tanulmányozása hasznossá vált a Föld változó időjárási elveinek megértésében. A Naprendszer egyik jól ismert kutatási objektuma, a Jupiter Nagy Vörös Foltja egy anticiklonális vihar, amely legalább 300 éve létezik. Az időjárás azonban nem korlátozódik a bolygótestekre. A Nap koronája folyamatosan elveszik az űrben, lényegében nagyon vékony légkört hozva létre az egész Naprendszerben. A Nap által kibocsátott részecskék mozgását napszélnek nevezzük .
Az időjárás-előrejelzés tudományosan és technikailag megalapozott feltételezés a légkör jövőbeli állapotáról egy adott helyen. Az emberek évezredek óta próbálták megjósolni az időjárást, de a hivatalos előrejelzések csak a XIX. Az időjárás-előrejelzés elkészítéséhez kvantitatív adatokat gyűjtenek a légkör aktuális állapotáról, és a légköri folyamatok tudományos megértése segítségével előre vetítik, hogyan fog változni a légkör állapota.
Korábban az előrejelzések főként a légköri nyomás változásán , a jelenlegi időjárási körülményeken és az égbolt állapotán alapultak, most azonban előrejelző modelleket használnak a jövőbeni időjárás meghatározására. Emberi részvétel szükséges a legmegfelelőbb előrejelzési modell kiválasztásához, amelyre a jövőben az előrejelzés épül. Ez magában foglalja a modellsablon kiválasztásának lehetőségét, figyelembe véve a távoli események kapcsolatát, valamint a kiválasztott modell működési elveinek és jellemzőinek ismeretét. Az atmoszféra összetettsége, a légkört leíró egyenletek megoldásához szükséges nagy teljesítményű számítógépek, a kezdeti feltételek mérési hibáinak megléte és a légköri folyamatok hiányos megértése miatt csökken az előrejelzés pontossága. Minél nagyobb a különbség a jelenlegi és az előrejelzési idő (előrejelzési tartomány) között, annál kevésbé pontos. Több modell használata és egyetlen eredményre hozása segít a hiba csökkentésében és a legvalószínűbb eredmény elérésében.
Sokan használják az időjárás-előrejelzést. A viharjelzések fontos előrejelzések, mivel élet- és vagyonvédelemre használják őket. A hőmérséklet- és csapadék-előrejelzések fontosak a mezőgazdaság számára, és ezért még a tőzsdék kereskedői számára is. Sőt, vannak még ún. időjárási származékok . Hőmérséklet-előrejelzésekre is szükségük van a fűtéshálózatoknak, hogy felmérjék a következő napok hőszükségletét. Az emberek minden nap az időjárás-előrejelzés alapján döntik el, mit vegyenek fel aznap. Az eső, hó és erős szél előrejelzéseit a munka és a szabadtéri tevékenységek megtervezéséhez használják.
Jelenleg létezik egy ClimatePrediction.net grid projekt , melynek célja a klímaváltozás legmegfelelőbb modelljének megtalálása, és ennek alapján előrejelzés elkészítése a következő 50 évre.
Az időjárás nagy, sőt néha meghatározó szerepet játszik az emberiség történetében. A fokozatos népvándorlást okozó éghajlatváltozás (például a Közel-Kelet elsivatagosodása és a jégkorszakban kontinensek közötti szárazföldi hidak kialakulása) mellett a szélsőséges időjárási események kisebb népmozgásokat okoztak, és közvetlenül érintettek a történelmi eseményekben. Az egyik ilyen eset az, hogy a kamikaze szelek megmentették Japánt Kublaj kán mongol flottájának 1281-es inváziója elől. A floridai francia igények 1565-ben véget értek, amikor egy hurrikán elpusztította a francia flottát, így Spanyolország szabadon meghódította Fort Carolinát. A közelmúltban a Katrina hurrikán több mint egymillió embert kényszerített arra, hogy az Öböl-part középső részéből az Egyesült Államokba költözzenek, létrehozva ezzel az Egyesült Államok történetének legnagyobb emigráns közösségét.
Amellett, hogy ilyen radikális hatást gyakorol az emberekre, az időjárás egyszerűbb módokon is befolyásolhatja az embert, és meteorológiai függőség formájában nyilvánul meg . Az emberek nem tűrik a szélsőséges hőmérsékletet, páratartalmat, nyomást és szelet. Az időjárás is befolyásolja a hangulatot és az alvást. .
A meteorológiai jelenségek befolyásolásának vágya nyomon követhető az emberiség történelmében: a legrégebbi rituális rítusoktól, amelyeket az eső kiáltása céljából hajtanak végre, a modern különleges katonai műveletekig, mint például az amerikai hadsereg Popeye hadművelete a vietnami háború alatt (1965) . -1973), amikor a vietnami monszun időszakának meghosszabbításával megpróbálták megakadályozni a dél-vietnami gerillák fegyverekkel és élelmiszerekkel való ellátását . Az időjárás befolyásolására tett legsikeresebb kísérletek közé tartozik a felhővetés , a ködök és rétegfelhők aktív manipulálása azok eloszlatása érdekében, amelyet a nagy repülőterek alkalmaznak, valamint a hegyek feletti havazás növelésére és a jégeső csökkentésére szolgáló technikák [9] .
A hidrometeorológiai folyamatokra gyakorolt hatás legújabb példája a Kína által a 2008-as nyári olimpiára tett intézkedések . 1104 rakétát indítottak útnak, amelyek segítségével speciális reagenseket oltottak fel a felhőkbe. A Peking felett végrehajtott intézkedések célja az volt, hogy elkerüljék az esőt a játékok augusztus 8-i megnyitóján. Hu Guo, a pekingi városi meteorológiai hivatal vezetője megerősítette a művelet sikerét. [tíz]
Noha az időjárás befolyásolására szolgáló ilyen módszerek hatékonysága még nem bizonyított véglegesen, meggyőző bizonyítékok vannak arra vonatkozóan, hogy a mezőgazdaság és az ipar befolyásolja az időjárást [9] :
Az időjárási minták nem szándékos változásainak hatásai komoly veszélyt jelenthetnek civilizációnk számos elemére, beleértve az ökoszisztémákat , a természeti erőforrásokat , a gazdasági fejlődést és az emberi egészséget [13] .
A mikrometeorológia , amely időben és térben egyaránt figyelembe veszi a kis és ultra-kis léptékű meteorológiai jelenségeket, az egy kilométernél kisebb légköri jelenségekkel foglalkozik, vagyis azokkal, amelyeket a közepes méretű meteorológia már nem vesz figyelembe ( eng. Mesoscale meteorology ). A meteorológia e két ágát néha kombinálják, és magukban foglalják az olyan objektumok tanulmányozását, amelyek mérete kisebb, mint a szinoptikus léptékű meteorológia által figyelembe vettek , és nem tükrözhetők a szinoptikus térképen . Ide tartozhatnak a kisméretű és általában vándorló felhők és hasonló tárgyak [14] .
A többi bolygó időjárási jellemzőinek tanulmányozása hozzájárul a Földön zajló folyamatok mélyebb megértéséhez [15] . Más bolygókon az időjárási minták ugyanazokat a fizikai mintákat követik, mint a földi időjárás, de különböző léptékekben és a földitől kémiailag eltérő légkörben fordulnak elő. A Cassini-Huygens Titán -misszió során a holdon metánból vagy etánból álló felhőket fedeztek fel, amelyek folyékony metánból és más szerves vegyületekből álló esőt termelnek [16] . A Föld légköre hat szélességi körben keringő zónából áll, mindegyik féltekén három [17] A Földtől eltérően a Jupitert sok ilyen zóna veszi körül [18] . A Titánnak csak egy patakja van az északi szélesség 50. szélességi körének közelében [19] és egy az Egyenlítő közelében [20] .
Az időjárási rekordok szélsőséges meteorológiai mutatók, amelyeket hivatalosan is rögzítettek a Föld felszínén. A valaha mért legalacsonyabb hőmérséklet 1983. július 21-én volt a Vostok állomáson , az Antarktiszon -89,2 °C. A legmagasabb érték 1922. szeptember 13-án a líbiai Alazizayiban . Ezután a hőmérő +58 ° C-ra emelkedett; jelentése azonban vitatott.
Szótárak és enciklopédiák |
|
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
|
föld | ||
---|---|---|
A Föld története | ||
A Föld fizikai tulajdonságai | ||
A Föld héjai | ||
Földrajz és geológia | ||
Környezet | ||
Lásd még | ||
|