Метеорологические наблюдения
Метеорологические наблюдения – это измерения метеорологических величин, а также регистрация атмосферных явлений.
К метеорологическим величинам относятся: температура и влажность воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра, количество и высота облаков, количество осадков, потоки тепла и др. К ним присоединяются величины, непосредственно не отражающие свойств атмосферы или атмосферных процессов, но тесно связанные с ними. Таковы температура почвы и поверх-ностного слоя волы, испарение, высота и состояние снежного покрова, продолжительность солнечного сияния и т.п. На некоторых станциях проводят наблюдения над солнечным и земным излучениями и над атмосферным электричеством.
К атмосферным явлениям относятся: гроза, метель, пыльная буря, туман, ряд оптических явлений, таких как голубой цвет неба, радуга, венцы и т.д.
Метеорологические наблюдения над состоянием атмосферы вне приземного слоя и до высот около 40 км носят название аэрологических наблюдений. Наблюдения над состоянием высоких слоев атмосферы можно назвать аэрономическими. Они отличаются от аэрологических наблюдений как по методике, так и по наблюдаемым параметрам.
Наиболее полные и точные наблюдения проводят в метеорологических и аэрологических обсерваториях. Число таких обсерваторий, однако, невелико. Кроме того, даже самые точные наблюдения, но производимые в небольшом числе пунктов, не могут дать исчерпывающего представления о состоянии всей атмосферы, поскольку атмосферные процессы протекают и разной географической обстановке по-разному. Поэтому кроме метеорологических обсерваторий наблюде-ния над основными метеорологическими величинами ведутся еще примерно на 3500 метеорологических и 750 аэрологических станциях, размещенных по всему земному шару.
Атмосферные процессы, определяющие изменения погоды, развиваются на больших пространствах. Поэтому изучение их возможно, если метеорологические и аэрологические станции, ведущие наблюдения за атмосферными процессами, размещаются (по возможности равномерно) на таких же больших пространствах. Кроме того, изучение географического распределения метеорологических величин и сравнение состояния атмосферы (погоды и климата) в различных местах Земли возможно при условии, что метеорологические станции в каждой стране и во всех странах мира ведут наблюдении однотипными приборами, по единой методике и в определенные часы суток. Станции в каждой стране и в мировом масштабе составляют единое целое – сеть метеорологических станций, т.е. метеорологическую сеть. В России так же, как и в большинстве стран мира, существует основная государственная сеть метеорологических станций, отвечающая указанному выше требованию – оснащению однотипными приборами, единообразной методикой наблюдений и согласованной по срокам работой.
Метеорологические станции общегосударственной сети размещаются по возможности равно-мерно в местах, характерных для данного района. Это необходимо для того, чтобы показания станции были репрезентативными, т.е. показательными не только для ее ближайших окрестностей, но и для возможно большего окружающего района. Метеорологические станции специального назначения размещают, исходя из производственных задач.
Важнейшие требования к сетевым метеорологическим наблюдениям помимо синхронности – их длительность и непрерывность. Ход атмосферных процессов каждого года отличается от их хода в предыдущем и в последующем годах. Этим определяется необходимость при изучении климата иметь многолетние ряды систематических наблюдений. Для изучения изменений климата метеорологические наблюдения должны проводиться вообще неограниченно долго. Важно также, чтобы станции как можно дольше не меняли своего местоположения: перенос станции в другое место обрывает многолетний ряд наблюдений или, во всяком случае, нарушает его однородность. Вредно сказываются на однородность рядов наблюдений застройка местности и другие изменения строения земной поверхности вокруг станции.
Для предсказания погоды также необходимо вести метеорологические наблюдения постоянно и непрерывно: каждый день и час в атмосфере наблюдаются все новые, бесконечно разнообразные условия, за ходом которых необходимо следить, потому что прогноз погоды на будущее опирается на фактическую погоду в настоящем и погоду в прошлом.
Во всем мире на наземных метеорологических станциях проводят одновременные (синхронные) наблюдения в 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21 ч по единому – гринвичскому – времени (времени нулевого пояса). Результаты наблюдений за эти так называемые синоптические сроки немедленно передают по телефону, телеграфу, радио или интернету в органы службы погоды, где по ним составляют синоптические карты и другие материалы, использующиеся для предсказания погоды.
На метеорологических станциях основного типа регистрируют следующие метеорологические величины:
- температуру воздуха на высоте 2 м над земной поверхностью;
- атмосферное давление;
- влажность воздуха – парциальное давление водяного пара;
- в воздухе и относительную влажность;
- ветер – горизонтальное движение воздуха на высоте 10–12 м над земной поверхностью (измеряют его скорость и определяют направление, откуда дует ветер);
- количество осадков, выпавших из облаков, их типы (дождь, морось, снег и др.);
- облачность – степень покрытия неба облаками, типы облаков по международной классификации, высоту нижней границы облаков;
- наличие и интенсивность различных осадков, образующихся на земной поверхности и на предметах (росы, инея, гололеда и пр.), а также тумана;
- горизонтальную видимость – расстояние, на котором перестают различаться очертания предметов;
- продолжительность солнечного сияния;
- температуру на поверхности почвы и на нескольких глубинах в почве;
- состояние поверхности почвы;
- высоту и плотность снежного покрова.
На некоторых станциях измеряют испарение воды с водных поверхностей или с почвы.
Регистрируют также метеорологические и оптические явления: метели, шквалы, смерчи, мглу, пыльные бури, грозы, тихие электрические разряды, полярные сияния, радугу, круги и венцы вокруг дисков светил, миражи и др.
На береговых метеорологических станциях проводят также наблюдения над температурой воды и волнением водной поверхности. Программа наблюдений на судах отличается от наблю-дений на сухопутных станциях только в деталях. В программу работы станций, имеющих определенный производственный профиль, например агрометеорологических, авиационных и др., включаются дополнительные наблюдения, связанные со спецификой обслуживания соответствующей отрасли хозяйственной деятельности (сельского хозяйства, авиации и т.п.).
Не все метеорологические величины наблюдают в каждый срок наблюдений. Например, количество осадков измеряется четыре раза в сутки, высота снежного покрова – один раз в сутки, плотность снега – один раз в пять или десять дней и т.д.
Кроме метеорологических станций существует гораздо более многочисленная сеть метеороло-гических постов, на которых проводят наблюдения только над осадками и снежным покровом, так как для оценки распределения этих величин нужна более густая сеть наблюдений.
В программы наблюдений обсерваторий и ряда специальных станций входят еще наблюдения над солнечной радиацией, земным излучением, отражательными свойствами поверхности земли и воды; наблюдения над температурой и влажностью воздуха на разных высотах в приземном слое воздуха (градиентные наблюдения); измерения содержания в воздухе озона, пыли, химических примесей, радиоактивных продуктов и др.; атмосферно-электрические наблюдения над ионизацией воздуха, т.е. над содержанием в нем электрически заряженных частиц, и над измерениями электрического поля атмосферы.
