Анимация сезонных изменений, в том числе снежного покрова в течение года.
Среднемесячные температуры поверхности с 1961 по 1990 год. Это пример изменения климата в зависимости от расположения и времени года
Кроме Земли, понятие «климат» может относиться к другим небесным телам (планетам, их спутникам и астероидам), имеющим атмосферу.
Вот так книга!
От чего зависит погода: как объяснить природные тонкости ребенку
От чего зависит погода? Почему идет дождь и светит солнце? Что такое облака и как рождается буря? Объяснить все эти непростые явления поможет интерактивная книга «Как устроена Земля». Красивые многослойные иллюстрации и познавательные факты раскроют ребенку все тайны природы.
«Осадков не ожидается»: объясняем ребенку, как устроен прогноз погоды
17 августа 2020
4 833 просмотра
Прогноз погоды нужен не только для того, чтобы понимать, что надеть на улицу и брать ли с собой зонтик. Он помогает фермерам, морякам и пилотам планировать работу. А еще это наглядный и простой способ показать ребенку, зачем нужно изучать географию. Вот несколько интересных фактов из книги «Как объяснить ребенку географию?».
Синоптики обещают солнечный день, а за окном — метель. Неточности в прогнозах связывают как с быстро меняющимися условиями окружающей среды, так и с глобальными климатическими трансформациями. Тем не менее современные метеорологи совершили прорыв в прогнозировании, сегодня для этого применяются математические алгоритмы, создаются новые способы и инструменты для исследования текущих погодных условий. О том, как сегодня изучаются природные явления и возможно ли в будущем делать идеально точные прогнозы, доступно рассказали в американском научно-популярном журнале Discover. Т&Р адаптировали статью и сделали ее перевод.
Метеорологи предсказывают погоду, основываясь на данных, полученных из постоянных наблюдений за атмосферой. Эти данные затем подставляют в математические модели циркуляции воздуха — так прогноз получается наиболее точным.
Как объяснить ребенку географию
Какие же данные используют метеорологи? Их всего пять:
Что такое погода и откуда берется ветер?
Погода включает в себя все явления природы, которые происходят в газовой оболочке Земли — атмосфере: от ветра и дождя до жары или холода. Погода зависит от Солнца: оно нагревает воздух, и тот приходит в движение.
Тёплый воздух поднимается, а холодный движется вдоль земной поверхности, чтобы занять освободившееся место. Это горизонтальное движение воздуха мы называем ветром.
Ветер переносит вместе с воздухом влагу, пыль и тепло.
Появление ветра означает смену погоды: он может расчистить небо от облаков или пригнать грозовые тучи.
Солнце превращает в газ воду, которая, поднимаясь в небо в виде пара, образует облака. Светлые облака могут расти и превращаться в тёмные тучи, приносящие дождь или снег, а иногда и грозу.
Пого́да — совокупность значений метеорологических элементов и атмосферных явлений, наблюдаемых в определённый момент времени в той или иной точке пространства. Понятие «Погода» относится к текущему состоянию атмосферы, в противоположность понятию «Климат», которое относится к среднему состоянию атмосферы за длительный период времени. Если нет уточнений, то под термином «Погода» понимают погоду на Земле. Погодные явления протекают в тропосфере (нижней части атмосферы) и в стратосфере — атмосферном слое, располагающемся на высоте примерно от 11 до 50 километров. Погоду можно описать давлением, температурой и влажностью воздуха, силой и направлением ветра, облачностью, атмосферными осадками, дальностью видимости, атмосферными явлениями (туманами, метелями, грозами) и другими метеорологическими элементами.
Как формируется погода и как ее предсказывают? Коротко, описание, фото и видео
Когда мы спрашиваем: «Какая завтра будет погода?», то на самом деле мы интересуемся тем, как поведет себя тонкий слой газов, окружающих нашу планету. Каждая планета или планетный спутник, которые окружены атмосферой — газами, удерживаемыми силой притяжения у поверхности такой планеты, претерпевают изменения погодных условий. На Луне нет атмосферы, поэтому там нет и погоды.
Как формируется погода?
Солнце в течение дня нагревает атмосферу, ночью она охлаждается, излучая тепло в космическое пространство. Нагревание заставляет молекулы газов с большими скоростями разлетаться друг от друга.
Схема климатического воздействия
Охлаждение создает более тесное скопление молекул газов. Эти скопления более плотного холодного воздуха устремляются в области более разреженного теплого воздуха. В результате происходит то, что мы называем погодой. В одном месте дует океанический бриз, в другом закручивается смерч: в Майами жарко, в Париже промозглый дождь.
Предсказание погоды
Атмосфера покрывает огромные просторы всей планеты, на которой постоянно происходит смена теплого дня и холодной ночи. При этом наша наклоненная планета летит вокруг Солнца и происходит смена времен года.
Таким образом, погоду чрезвычайно трудно предсказать, учитывая, что ее изменения определяются хаотическим перемещением огромных скоплений воздушных масс и их глобальными взаимодействиями. Даже очень качественные космические спутниковые фотографии облачных завихрений не всегда позволяют угадать, что будет с погодой завтра. Поэтому если синоптики предупреждают, что завтра будет дождь, и действительно дождь идет, то они заслуживают всяческой похвалы.
Как предсказывают погоду – интересное видео
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Научный консультант редакции сайта «Как и Почему». Свидетельство о регистрации средства массовой информации ЭЛ № ФС 77 – 76533. Издание «Как и Почему» kipmu.ru входит в список социально значимых ресурсов РФ (определяет Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации).
( Пока оценок нет )
Возможны ли идеальные прогнозы?
«Для повседневных погодных прогнозов компьютерных моделей достаточно, поэтому метеорологи здесь мало что добавят, — говорит Шумахер, доцент кафедры атмосферных наук Университета штата Колорадо. — Но это не значит, что люди не нужны вовсе. Синоптик может распознать неточности данных, воспроизведенных компьютерной системой».
Осадки прогнозировать гораздо сложнее, чем температуру, говорит Мэтт Кельш, гидрометеоролог из Университетской корпорации атмосферных исследований в Боулдере. « Температура — это непрерывное поле, она есть повсюду. Осадки — это прерывистое поле, в некоторых местах может идти дождь или снег, а в других их не будет вовсе». Ландшафтные особенности местности, такие как возвышенности, береговые линии, влияют на осадки, и компьютерные модели это не всегда учитывают. Кельш говорит, что для составления прогнозов на период от 24 до 36 часов необходим метеоролог. Прогнозирование ситуаций со значительными последствиями, такими как ураганы, торнадо и наводнения, является более сложной задачей и требует как человеческих ресурсов, так и работы компьютерных систем.
С 1950-х годов быстрые компьютеры стали давать все более точные прогнозы. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований, сегодняшний пятидневный прогноз является точным примерно в 90% случаев.
Семидневный прогноз оказывается верным в 80% случаев, а 10-дневный прогноз — в 50%
Сегодня прогноз урагана на пять дней более надежен, чем четырехдневный прогноз в начале 2000-х годов и трехдневный прогноз в 1990-х годах. А в статье Nature 2015 года было обнаружено, что прогнозы на срок от трех до десяти дней улучшаются примерно на день за десятилетие — это означает, что современный шестидневный прогноз так же точен, как пятидневный прогноз 10 лет назад.
К сожалению, серьезные климатические трансформации усложняют процесс прогнозирования. Есть шуточная фраза о том, что бабочка, хлопающая крыльями в Гонконге, может изменить погоду в Нью-Йорке. Эта идея была выдвинута в 1972 году математиком и метеорологом Эдвардом Лоренцем. « Эффект бабочки» заключается в том, что незначительные изменения могут иметь огромное влияние на развитие всей системы.
На практике это означает, что одна компьютерная модель, запускаемая более одного раза, даже при самых незначительных различиях в текущих условиях может давать разные прогнозы. Из-за этого потенциальный предел прогнозирования составляет около 14 дней, говорит Боб Хенсон. « Лоренц, по сути, сказал, что невозможно предсказать погодные особенности больше чем на две недели, потому что эти маленькие „крылья бабочки“ и бесчисленные другие мелочи приведут к большим изменениям», — утверждает Хенсон.
Метеоролог Джадт уверен, что человечество никогда не сможет предсказать грозу более чем на пару часов вперед независимо от того, насколько хороши наблюдения. « Для ураганов и штормов, которые намного сильнее (и, следовательно, их легче обнаружить заранее), период может составлять две-три недели», — говорит он.
При создании прогноза метеорологи учитывают неопределенности, используя математическую модель несколько раз. При этом она будет давать несколько иной результат, но большинство из них будут похожими. Наиболее частые и станут финальным результатом.
Круговорот воды
Вода никуда не исчезает — она лишь перемещается. Круговорот воды начинается с того, что под лучами солнца с поверхности водоёмов испаряется влага. Она поднимается в небо и образует облака, а потом выпадает на землю в виде дождя, града или снега. Вода просачивается в почву и стекает в реки и моря. А затем всё повторяется снова!
Еще больше любопытных фактов в книге «Как устроена Земля».
Обложка поста отсюда.
Климатические пояса Земли по Б. П. Алисову
Классификация климата по Кёппену
Также в климатологии используются следующие понятия, связанные с характеристикой климата:
Субтропический климат на карте мира
Карта климата арктической тундры
Обычные погодные явления на Земле — это ветер, облака, атмосферные осадки (дождь, снег, град и т. д.), туманы, грозы, пыльные бури и метели. Более редкие явления включают в себя стихийные бедствия, такие как торнадо и ураганы. Почти все погодные явления происходят в тропосфере (нижняя часть атмосферы).
Различия в физических свойствах воздушных масс возникают из-за изменения угла падения солнечных лучей в зависимости от широты и удалённости региона от океанов. Большое различие температур между арктическим и тропическим воздухом является вероятной причиной возникновения высотных струйных течений. Барические образования в средних широтах, такие как внетропические циклоны, образуются, как правило, в результате развития планетарных волн в зоне высотного струйного течения. Эти образования, оказывающие основное влияние на изменения погоды, в результате неустойчивости струйных течений, (так называемый цикл индекса) приходят сериями. Поскольку ось вращения Земли наклонена относительно плоскости её орбиты, угол падения солнечных лучей зависит от времени года. В среднем, температура на поверхности Земли изменяется в течение года в пределах ±40 °C. Изменение параметров орбиты, угла наклона оси и угловой скорости вращения Земли влияет на количество и распределение солнечной энергии на планете, являясь основной причиной долгосрочных изменений климата.
Различие температур на поверхности земли в свою очередь вызывает разность в поле атмосферного давления. Горячая поверхность нагревает находящийся над ней воздух, расширяет его, понижая давление и плотность воздуха. Горизонтальный градиент давления, действуя совместно с центробежной силой и силой Кориолиса, связанной с вращением Земли, создают ветер, направленный в свободной атмосфере вдоль линий равного давления — изобар. Атмосфера — это сложная система, поэтому незначительные изменения в одной её части могут оказать большое влияние на систему в целом.
Движения воздушных масс
Воздух находится в непрерывном движении, особенно благодаря деятельности циклонов и антициклонов.
Воздушная масса, которая движется из тёплых районов в более холодные, своим приходом вызывает неожиданное потепление. При этом от соприкосновения с более холодной земной поверхностью движущаяся воздушная масса снизу охлаждается и прилегающие к земле слои воздуха могут оказаться даже холоднее верхних слоёв. Охлаждение тёплой воздушной массы, идущее снизу, вызывает конденсацию водяного пара в самых нижних слоях воздуха, в результате образуются облака и выпадают осадки. Эти облака располагаются невысоко, часто опускаются до земли и вызывают туманы. В нижних слоях тёплой воздушной массы довольно тепло и ледяных кристаллов нет. Поэтому они не могут давать обильных осадков, лишь иногда выпадает мелкий, моросящий дождь. Облака тёплой воздушной массы заволакивают всё небо ровным покровом (тогда их называют слоистыми) или слегка волнистым слоем (тогда их называют слоисто-кучевыми).
Граница соприкосновения разных воздушных масс называется атмосферным фронтом. На синоптических картах эта граница представляет собой линию, которую метеорологи называют «линия фронта». Граница между тёплой и холодной воздушной массой является почти горизонтальной поверхностью, незаметно опускающейся к линии фронта. Холодный воздух находится под этой поверхностью, а тёплый сверху. Так как воздушные массы всё время в движении, то и граница между ними всё время сдвигается. Интересная особенность: через центр области пониженного давления обязательно проходит линия фронта, а через центры областей повышенного давления фронт не проходит никогда.
Тёплый фронт возникает при продвижении вперёд тёплой воздушной массы и отступлении холодной. Тёплый воздух, как более лёгкий, наползает на холодный. Из-за того, что подъём воздуха приводит к его охлаждению, над поверхностью фронта образуются облака. Тёплый воздух взбирается вверх достаточно медленно, поэтому облачность тёплого фронта представляет собой ровную пелену перисто-слоистых и высокослоистых облаков, которая имеет ширину несколько сот метров и иногда на тысячи километров в длину. Чем дальше впереди линии фронта находятся облака, тем они выше и тоньше.
Развитие и перемещение циклонов и антициклонов приводит к переносам воздушных масс на значительные расстояния и соответствующим непериодическим изменениям погоды, связанным со сменой направлений и скоростей ветра, с увеличением или уменьшением облачности и осадков. В циклонах и антициклонах воздух перемещается в сторону уменьшения атмосферного давления, отклоняясь под действием разных сил: центробежной, Кориолиса, трения и др. В результате в циклонах ветер направлен к его центру с вращением против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном, в антициклонах, наоборот, от центра с противоположным вращением.
Цикло́н — атмосферный вихрь огромного (от сотен до 2—3 тысяч километров) диаметра с пониженным атмосферным давлением в центре. Различают циклоны внетропические и тропические.
Тропические циклоны (тайфуны) обладают особыми свойствами и возникают гораздо реже. Они образуются в тропических широтах (от 5° до 30° каждого полушария) и имеют меньшие размеры (сотни, редко — более тысячи километров), но бо́льшие барические градиенты и скорости ветра, доходящие до ураганных. Для таких циклонов характерен «глаз бури» — центральная область диаметром 20—30 км с относительно ясной и безветренной погодой. Вокруг располагаются мощные сплошные скопления кучево-дождевых облаков с сильнейшими дождями. Тропические циклоны могут в процессе своего развития превращаться во внетропические.
Внетропические циклоны образуются в основном на атмосферных фронтах, чаще всего находящихся в субполярных районах, способствуют самым значительным изменениям погоды. Для циклонов характерна облачная и дождливая погода, с ними связана большая часть осадков в умеренной зоне. В центре внетропического циклона наиболее интенсивные осадки и наиболее густая облачность.
Имеют значение для погоды также маломасштабные вихри (смерчи, тромбы, торнадо).
Современные прогнозы погоды
Метеорологи используют численный прогноз погоды, вводя данные о текущих погодных условиях. Далее они обрабатываются в компьютерной модели. Чем более актуальная и точная информация введена, тем точнее будет прогноз. Для получения этих данных применяются такие инструменты, как метеозонд, самолеты, спутники, океанские буи.
Погодные модели делят регион, государство или даже весь земной шар на ячейки. Их размер влияет на точность прогноза. В больших прямоугольниках сложнее увидеть, что происходит на небольших участках, но они предоставляют общую картину погодных тенденций в течение долгого времени. Этот общий прогноз необходим, например, для того, чтобы определить движение шторма.
Маленькие ячейки с более высоким разрешением позволяют прогнозировать на более короткий временной период — один-два дня — и охватывают только определенный район. Некоторые модели могут фокусироваться на определенных данных, таких как скорость ветра, температура и влажность. Поэтому две компьютерные модели могут выдавать немного разные результаты даже при абсолютно одинаковых начальных наблюдениях.
Выделяют три главных климатообразующих фактора:
Образование дождевых облаков с наветренной стороны гор и дождевой тени с подветренной
К географическим факторам относятся
Влияние солнечного излучения
На экваторе, где солнечные лучи бывают перпендикулярны земной поверхности, одна и та же солнечная энергия распределяется на меньшую площадь, соответственно каждый участок получает больше лучистой энергии, чем в других широтах
Конденсация и испарение — важные элементы круговорота воды в природе
В наиболее прогреваемых местах нагретый воздух имеет меньшую плотность и поднимается вверх, таким образом образуется зона пониженного атмосферного давления. Аналогичным образом образуется зона повышенного давления в более холодных местах. Движение воздуха происходит из зоны высокого атмосферного давления в зону низкого атмосферного давления. Так как чем ближе к экватору и дальше от полюсов расположена местность, тем лучше она прогревается, в нижних слоях атмосферы существует преобладающее движение воздуха от полюсов к экватору.
Как происходит сбор данных?
Существует глобальная система телесвязи (ГСТ), куда каждую минуту поступают данные о метеонаблюдениях из более чем 10 тысяч источников: метеостанций, спутников, метеобуев, научно-исследовательских суден. После чего эту информацию анализирует метеостанция каждого конкретного региона (например, Московской области) и на ее основе делает прогноз на ближайшее время.
Давайте подробнее остановимся на источниках, которых собирают данные. Вот основные из них:
Метеозонд
По сути это просто наполненный гелием воздушный шар с датчиками. Его запускают в атмосферу, чтобы он передавал по радио сведения о погоде.
Издалека метеозонд можно перепутать с обычным воздушным шаром. Источник
Самолет-метеолаборатория
Специальный исследовательский самолет, который позволяет вблизи наблюдать погодные явления вроде гроз.
Метеорологическая будка
Эту конструкцию вы наверняка видели чаще всего. Метеобудки размещают в том числе и в городе. Решетчатый короб защищает от ветра, солнца и осадков измерительные приборы внутри.
Так выглядит метеобудка. Источник
Автоматическая метеостанция
Такую используют обычно в отдаленных или опасных районах, куда сложно добраться человеку. Станция сама собирает данные и автоматически отправляет их.
Метеобуй
По сути это обычный морской буй с закрепленными на нем датчиками. Он собирает данные о погоде и передает их по радио- или спутниковой связи.
Научно-исследовательское судно
Крупные корабли, отправляясь в экспедиции, часто выполняют и еще одну задачу — по сбору метеоданных. Все данные о погодных явлениях тут же передаются на землю.
Метеоспутник
То же самое касается и искусственных спутников, запущенных в космос. Они помогают мониторить облачный покров, а также более точно измерять температуру, скорость ветра и влажность.
Какие бывают облака
Вода испаряется с поверхности суши и воды и поднимается в небо. На большой высоте пар охлаждается и превращается в крошечные капельки воды и кристаллики льда, образуя облака. Когда капли или кристаллы становятся достаточно тяжёлыми, они выпадают на землю в виде дождя, града или снега.
Многообразие облаков восхищает!
Перисто-кучевые облака. Похожие на барашков перисто-кучевые облака образуются высоко в небе.
Перистые облака. Лёгкие перистые облака появляются в самых высоких слоях атмосферы и состоят из крупных ледяных кристаллов.
Перисто-слоистые облака. Они напоминают тонкое белое полотно. Если перисто-слоистые облака начинают рассеиваться, жди хорошую погоду.
Высококучевые облака. Эти пушистые белые облака образуются в средних слоях атмосферы и состоят из капелек воды и ледяных кристаллов.
Высокослоистые облака. Сквозь покрывало высокослоистых облаков может просвечивать солнце. Они легко превращаются в слоисто-дождевые, которые приносят дождь или снег.
Слоисто-кучевые облака. Похожие на большие грядки, эти облака образуются, когда влажный воздух плавно поднимается над холодной сушей или океаном.
Кучевые облака. Эти пушистые белые облака-башенки плывут по небу в ясные, солнечные дни. Среди всех облаков кучевые облака — самые большие. Именно из них может пролиться дождь, выпасть град или снег.
Слоисто-дождевые облака. Сплошной слой тёмно-серых дождевых облаков образуется, когда тёплый воздух резко вытесняется вверх холодным.
Слоистые облака. Эти сплошные серые облака состоят из водяных капель, а формируются настолько низко над землёй, что могут переходить в туман.
Радуга
Когда лучи солнца проходят сквозь капли дождя или облако, мы видим радугу — огромную арку из семи цветных полос, на которые разложился солнечный свет.
Прогноз погоды
Учёные-метеорологи умеют предсказывать погоду. Они изучают фотографии со спутников и информацию, полученную от метеостанций, которые фиксируют температуру, количество осадков, скорость ветра и другие погодные данные.
Рекорды погоды — экстремальные метеорологические показатели, которые были официально зарегистрированы на поверхности Земли. Самая низкая температура за всю историю была зафиксирована 21 июля 1983 года на Станции Восток, Антарктида −89,2 °C. Самая высокая зафиксирована 13 сентября 1922 года в Альазизайи, Ливия. Тогда столбик термометра поднялся до +58 °C; значение впрочем, оспаривается.
Можно выделить два типа метеорологической информации:
Успешность разрабатываемых прогнозов погоды в значительной степени зависит от качества первичной метеорологической информации.
Главными потребителями метеорологической информации являются авиация и морской флот (водный транспорт). В большой зависимости от погодных условий и климата стоит также сельское хозяйство. На продуктивность большое влияние оказывает влажность почвы и воздуха, количество осадков, света, тепла. В конце XIX века сформировалась самостоятельная отрасль метеорологии — агрометеорология. Сведения о климате широко используются при проектировании и эксплуатации различных сооружений — зданий, аэродромов, железных дорог, линий электропередач и т. д.
Организация метеорологических наблюдений
В России существует обширная сеть метеорологических станций (различных разрядов с разными программами наблюдений), метеорологических и гидрологических постов. Значительную роль играют наблюдения, выполняемые посредством метеорологических радиолокаторов (пространственные образы слоёв облачности и интенсивности осадков и гроз в радиусе до 250 км от местоположения локатора) и метеорологических искусственных спутников Земли (телевизионные снимки облачности в различных диапазонах длин волн, вертикальные профили температуры и влажности воздуха в атмосфере). Ведутся аэрологические наблюдения на сети специальных аэрологических станций с помощью радиозондов, иногда с помощью метеорологических и геофизических ракет. Наблюдения на морях и океанах со специально оборудованных судов.
Наземная метеорологическая сеть в СССР максимального развития достигла к середине 1980-х годов. Начавшиеся в конце 1980-х годов кризисные экономические процессы вызвали ощутимое сокращение метеорологической сети. С 1987 по 1989 годы число метеостанций в СССР сократилось на 15 %, на начало 1995 года уменьшение числа метеостанций в РФ составило 22 %. В дальнейшем, также возможно сокращение метеостанций вследствие развития других способов получения информации о погоде (спутниковых и радиолокационных).
Синоптическая карта (греч. , «обозримый одновременно») — это географическая карта, на которой условными знаками нанесены результаты наблюдений многих метеостанций. Такая карта даёт наглядное представление о состоянии погоды в данный момент. При последовательном составлении карт выясняются направления движения воздушных масс, развитие циклонов, перемещение фронтов. Анализ синоптических карт позволяет предвидеть изменения погоды. Можно отследить изменения состояния атмосферы, в частности перемещение и эволюцию атмосферных возмущений, перемещение, трансформацию и взаимодействие воздушных масс и пр. С середины 20 века приземная синоптическая информация дополнена результатами аэрологических наблюдений, на основе которых регулярно строятся карты состояния свободной атмосферы — так называемые карты барической топографии. С конца 20 века широко используется также спутниковая информация о состоянии океанов и частей суши, где нет метеостанций. Фотографирование облачных систем со спутников позволяет обнаружить зарождение тропических циклонов над океанами.
Изучение погоды на других планетах
Погода существует не только на Земле, но и на других небесных телах (планетах и их спутниках), имеющих атмосферу. Изучение погоды на других планетах стало полезным для понимания принципов изменения погоды на Земле. Известный исследовательский объект в Солнечной Системе — Большое красное пятно Юпитера, является антициклоническим штормом, который существует в течение, по крайней мере, 300 лет. Однако погода не ограничена планетарными телами. Корона Солнца постоянно теряется в космос, создавая, по существу, очень тонкую атмосферу во всей Солнечной Системе. Движение частиц, испускаемых Солнцем, называется солнечным ветром.
Как возникает погода
Атмосферный слой Земли состоит в основном из азота, кислорода и водяного пара. Этот воздух ведет себя как жидкость и, перетекая из одного места в другое, меняет температуру, влажность и другие характеристики. Погода — это побочный продукт атмосферы, переносящей тепло из одного места в другое.
Более прохладный воздух является плотным, он не может удерживать много влаги; более теплый воздух менее плотный, способен содержать больше воды. Когда области воздуха с разной температурой и плотностью сталкиваются, возникает дождь, так как из охлажденного теплого воздуха образуется вода. Могут появиться и другие осадки. По мере того как теплый влажный воздух поднимается вверх, он охлаждается, а вода конденсируется на взвешенных в воздухе частицах. Поднимающиеся капли становятся все тяжелее и впоследствии падают на Землю.
Ураган образуется, когда морская вода нагревается выше 27 ℃ и интенсивно испаряется, а воздух над океаном становится теплым и поднимается вверх. На его место приходят потоки холодного воздуха, которые также нагреваются и поднимаются. Эти перемещения создают сильный ветер, образуется ураган.
Прогноз погоды — это научно и технически обоснованное предположение о будущем состоянии атмосферы в определённом месте. Люди пробовали предсказывать погоду тысячелетиями, но официальные прогнозы появились в девятнадцатом столетии. Для составления прогноза погоды собираются количественные данные о текущем состоянии атмосферы, и при помощи научного понимания атмосферных процессов проектируется, как изменится состояние атмосферы.
Если раньше прогнозы основывались в основном на изменении атмосферного давления, текущих погодных условиях и состоянии неба, то сейчас для определения будущей погоды применяются модели прогнозирования. Участие человека необходимо для выбора наиболее подходящей модели прогнозирования, на которой в дальнейшем будет основываться прогноз. Это включает в себя умение выбрать шаблон модели, учёт взаимосвязи удалённых событий, знание принципов работы и особенностей выбранной модели. Сложная природа атмосферы, необходимость мощной вычислительной техники для решения уравнений, описывающих атмосферу, наличие погрешностей при измерении начальных условий и неполное понимание атмосферных процессов означают, что точность прогноза снижается. Чем больше разница между настоящим временем и временем, на которое делается прогноз (диапазон прогноза), тем меньше точность. Использование нескольких моделей и приведение их к единому результату помогает снизить погрешность и получить наиболее вероятный результат.
Прогнозами погоды пользуются очень многие. Важными прогнозами являются штормовые предупреждения, так как они используются для защиты жизни и имущества. Прогнозы температуры и осадков важны для сельского хозяйства и, следовательно, даже для трейдеров на фондовых рынках. Более того, существуют даже т. н. производные финансовые инструменты на погоду. Температурные прогнозы нужны также тепловым сетям для оценки необходимой в ближайшие дни тепловой энергии. Ежедневно люди пользуются прогнозом погоды, чтобы решить, что надеть в этот день. Прогнозы дождей, снега и сильных ветров используются для планирования работы и отдыха на свежем воздухе.
В настоящее время существует грид-проект ClimatePrediction.net, целью которого является поиск наиболее адекватной модели изменения климата и построение на её основе прогноза на ближайшие 50 лет.
Зачем нужны синоптические карты?
Когда сбор данных завершен, метеорологи строят синоптические карты — географические карты, где с помощью специальных символов, линий и цифр показана погода. « Синоптические» значит «увиденные вместе»: это значит, что все данные должны быть собраны в один момент времени.
Выглядит это примерно так:
Черные изогнутые линиии — это изобары. Они соединяют места, где давление воздуха одинаковое. Чем ближе друг к другу изобары, тем сильнее ветер.
Красные полукруги на изобаре указывают на теплый фронт. Когда он проходит над местностью, погода обычно портится, становится облачной и дождливой.
Синие треугольники — холодный фронт. Погода вдоль него облачная, но, когда фронт проходит, становится ясной.
В местах соединения теплого и холодного фронтов образуется фронт окклюзии. Его иногда изображают фиолетовым цветом. Разогретый воздух поднимается над холодным, и может пройти ливень.
Иногда изобары превращаются в кольца — так обозначают область низкого или высокого давления. Первую можно узнать по букве «Н» в центре круга. Это циклон, погода здесь пасмурная и дождливая, дует ветер. Область высокого давления обозначается буквой «В» в центре. Это антициклон, который обычно приносит ясную и солнечную погоду.
Вот еще несколько символов, которые могут встречаться на синоптических картах:
Облачность измеряют в октантах: это число показывает, сколько восьмых частей неба покрыто облаками. На скорость ветра указывает количество делений в «хвосте» стрелки, а ее острие показывает направление.
По материалам книги «Как объяснить ребенку географию?»
Фото на обложке отсюда
Влияние погоды на людей
Погода играет большую, а иногда даже решающую роль в человеческой истории. Помимо изменений климата, которые вызывали постепенную миграцию народов (например, опустынивание Ближнего Востока и формирование сухопутных мостов между материками во время ледниковых периодов), экстремальные погодные явления вызывали меньшие по масштабу перемещения народов и принимали непосредственное участие в исторических событиях. Одним из таких случаев является спасение Японии ветрами Камикадзе от вторжения монгольского флота Хана Хубилая в 1281 году. Притязания французов на Флориду прекратились в 1565 году, когда ураган уничтожил французский флот, дав Испании возможность завоевать форт Каролину. Совсем недавно ураган Катрина заставил более одного миллиона человек переселиться с центрального побережья Мексиканского залива в США, создав самую крупную диаспору в истории Соединённых Штатов.
Как изучали природные явления раньше
Научные наблюдения за погодой начались в эпоху Возрождения, когда были изобретены барометры и термометры. Европейские ученые древности, такие как Галилей, использовали эти инструменты для объяснения погодных явлений.
Но ранние прогнозы были ограниченными и основывались лишь на предположении, что прошлое будет определять будущее поведение. « Если шторм сегодня будет в Канзасе, а на следующий день в Миссури, то вы можете сказать, что далее он придет в Иллинойс», — объясняет Боб Хенсон, метеоролог, автор «Weather Underground». Этот способ работает при постоянных условиях — когда шторм постепенно движется или когда местный климат практически не меняется день ото дня (например, в Южной Калифорнии).
Однако этот простой метод не учитывает меняющиеся условия: например, штормы быстро образуются из-за конвекции (перемещения объемов с одних высот на другие, обусловленные архимедовой силой. — Прим. ред.). К счастью, в современном мире есть новые способы предсказывать погоду. Прогнозы делают не люди, которые смотрят на карты и вчерашние максимумы и минимумы, они создаются машинами.
Климат и человек
Бананы произрастают только при жарком и влажном климате. Плантация на Мадейре
Погода в определённой местности на протяжении долгих лет называется климатом. В жарких и влажных регионах — тропический климат, в пустынных — засушливый. Там, где тепло летом и холодно зимой, — умеренный. А в холодных регионах климат полярный.
Прикладные отрасли климатологии пользуются необходимыми для их целей характеристиками климата:
Конденсационный след
На большой высоте холодно, поэтому частички пара, который выбрасывает летящий самолёт, превращаются в льдинки. Вот почему за ним тянутся белые искусственные облака — конденсационный след.
Антропогенное влияние на погоду и климат
Если усиливается ветер и собираются тучи, возможно, грядёт буря. Во время бури стеной идёт дождь или снег, сверкают молнии, поднимается песчаный вихрь или смерч. Буря обычно возникает, когда тёплый воздух резко поднимается в небо.
Во время сильной бури скорость ветра может превышать скорость реактивного самолёта.
Именно ветер разрушает дома. Когда приближается буря, важно найти безопасное место, в котором можно переждать непогоду.