Л.Т. Матвеев - Курс общей метеорологии. Физика атмосферы, страница 5

Гидрометцентр СССР является одним из трех мировых центров сбора и распространения метеорологической информации по всей планете (два других центра находятся в Вашингтоне и Мельбурне). Кроме ГГО и Гидрометцентра СССР, большая исследовательская работа по метеорологии проводится в Арктическом и антарктическом научно-исследовательском институте (Ленинград), Центральной аэрологической обсерватории (Долгопрудный Московской области), Институте прикладной геофизики (Москва), Научноисследовательском институте экспериментальной метеорологии (Обнинск Калужской области), в Украинском (Киев), Закавказском (Тбилиси), Среднеазиатском (Ташкент), Западно-Сибирском (Новосибирск), Казахском (Алма-Ага ) и Дальневосточном (Владивосток) научно-исследовательских институтах Госкомгидромета, ' Первый и Второй метеорологи.

чеенне съезды были проведены соответственно н 1900 и 1909 гг. 2« 20 Введение 2е Введение в Высокогорном геофизическом институте (Нальчик). Разработкой новых и усовершенствованием существующих приборов для службы занимается Научно-исследовательский институт приборостроения (Москва) и Центральное конструкторское бюро гидрометприборов (Обнинск). Важную задачу сбора и переработки многочисленной информации решает Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации — Мировой центр данных (Обнинск). Ф ундаментальные проблемы метеорологии, кроме институтов Госкомгндромета, разрабатываются в учреждениях Академии наук СССР (ИФА, ИГАН, ИОАН, а также Вычислительный центр и Институт оптики атмосферы Сибирского отделения АН СССР), в ряде университетов и т.

д. В нашей стране созданы первые и пока единственные в мире специальные учебные заведения для подготовки специалистов высшей квалификации: в 1930 г. Московский (ныне Ленинградский) и в 1932 г. Харьковский (ныне Одесский) гидрометеорологические институты, в которых также выполняются крупные исследования по различным разделам метеорологии, Специалистов высшей квалификации готовят и многие университеты, где созданы кафедры метеорологии и климатологии илн физики атмосферы. Старейшая среди них — кафедра физики атмосферы Ленинградского государственного университета, основанная в 1923 г. П. Н.

Тверским. За годы Советской власти получила огромное развитие сеть метеорологических станций, постов н обсерваторий. На каждой станции ведутся круглосуточные метеорологические наблюдения по довольной сложной программе, на постах производятся измерения температуры воздуха и осадков, а также уровня воды два раза в сутки. Однако и сейчас сеть станций можно признать достаточно плотной лишь в Европейской части СССР (кроме северных районов) и в южной части Сибири — вдоль Сибирской железнодорожной магистрали. В труднодоступных и отдаленных районах СССР (Арктика, высокогорные местности, тайга и тундра, где сейчас примерно только 600 станций) проблема развития сети разрешается с помощью установки радиотехнических автоматических метеорологических станций, которые по радио передают сведения о погоде несколько раз в сутки.

Данные о состоянии атмосферы на различных высотах, особенно необходимые при обеспечении авиации, получают посредством другого автоматического прибора — радиозонда, измеряющего температуру, влажность н давление воздуха и передающего в закодированном виде сигналы на землю через миниатюрный радиопередатчик. По ним восстанавливаются значения измеренных радиозондом метеорологических величин и одновременно определяется местонахождение радиозонда, что позволяет рассчитать скорость и направление ветра на разных высотах.

Подъем радио- зонда (в среднем до высоты 25 — 30 км) производится с помощью резинового баллона, наполненного водородом. Первый в мире выпуск радиозонда, сконструированного выдающимся советским метеорологом профессором Павлом Александровичем Молчановым (1893 — 1941 гг.) состоялся 30 января 1930 г. в Павловске. Сведения о состоянии более высоких слоев атмосферы получают с помощью метеорологических (до высоты 60 — 80 км) и геофизических (до высоты 400 — 500 км) ракет. Измерение характеристик атмосферы производится при спуске головной части ракеты, в которой установлены приборы.

Сначала она свободно падает, затем на парашюте плавно снижается. В СССР ракетное зондирование атмосферы ведется несколькими станциями и научно-исследовательскими судами погоды, В последние десятилетия широкое распространение получил дистанционный метод зондирования атмосферы, Сущность его состоит в том, что электромагнитные или звуковые волны, встречая на своем пути какие-либо атмосферные неоднородности, испытывают рассеяние, преломление и отражение. Зная закономерности этих процессов, можно установить связь между характеристиками атмосферы и параметрами волн.

На этом быстро прогрессирующем 1 принципе основано зондирование атмосферы с помощью ракет- гранат (звуковой диапазон длин волн), лазеров и прожекторов (вндимый участок спектра) и радиолокаторов (волны сантиметрового диапазона). Последние получили особенно широкое распространение, поскольку радиолокаторы позволяют обнаруживать облака (в том числе, и прежде всего, грозовые) н зоны осадков в радиусе 200 — 300 км. Все этн технические средства используются для сбора метеорологической информации в основном на суше. Однако 71% земной поверхности занимает океан; поэтому сведения о состоянии атмосферы над океаном так же необходимы, как и над материками. Они нужны для обеспечения плавания кораблей и перелетов самолетов, а также для службы прогнозов погоды.

Все дело в том, что воздушные массы, а с ними и атмосферные явления перемещаются со средней скоростью около 40 км/ч, или 1000 км/сут. Таким образом, при составлении прогноза на сутки вперед нужна информация о погоде с территории радиусом по меньшей мере 1500 км, прогноз же на несколько дней нельзя составить без данных со всего полушария.

Для производства наблюдений на океанах направляют специально оборудованные суда, которые дежурят, периодически сменяя друг друга, в определенных точках Мирового океана. В некоторых из них несут вахту научно-исследовательские суда погоды нашей страны, Они оборудованы устройствами для выпуска радиозондов и метеорологических ракет, приборами для наблюдений за состоянием поверхности и всей толщи океана. Другие исследовательские суда систематически, из года в год повторяют одни и те же маршруты, делая своеобразные Введенне <разрезы» толщи океана и атмосферы с целью выявления времен- в Севе ном Ле ных изменений в них. Эту же задачу решают дрейфующи е станции р едовитом океане, которые называют станциями <Северный полюс». Первая такая станция — «Северный полюс-1» — в составе И.

Д. Папанина, Е. К. Федо, Э. Т. К я и .. иршова была высажена на лед в районе Северного полюса в мае !937 г. Переброска оборудования и людей на дрейфующие станции осуществляется с помощью самолетов полярной авиации. Нередко посадка самолетов происходит в довольно трудных условиях на ледяное поле, выбранное с воздуха. Специально оборудованные самолеты — летающие лаборатории — широко используются в воздушных экспедициях д чения ст строения и условий образования облаков, атмосфе ного ля изуэлектричества, вертикальных движений, для активных воздействий на облака, туманы и осадки, для наблюдений за состоянием моря, рек, ледяного покрова, за сельскохозяйственными культурами, температурой водной поверхности. Широкое распространение в качестве технических средств сбора гидрометеорологической информации на морях и океанах получили буйковые станции и трансозонды.

Получение гидрометеорологической информации составляет одну из важнейших задач Советской антарктической экспедиции, которая с 1955 г. ведет непрерывные исследования на Антарктическом материке и в прилегаюших к нему морях. В Антарктиде организованы и ведут непрерывные наблюдения по широкой программе обсерватории Мирный и Молодежная, станции Новолазаревская, Беллинсгаузен, Восток (в 1500 км от берега) и д .

Для проведения исследований в летние месяцы широко используются санно-тракторные поезда и полярная авиация. На самолетах изучается структура атмосферы, проводится картографическая и геологическая съемка материка и ледовая разведка морей. В ледниновом покрове Антарктиды сосредоточено свыше 90 % всей воды, находящейся на поверхности материков и в атмосфере. Результаты исследования ледового материка обобщены в фундаменталь о Е. И. руд «Атлас Антарктиды», авторы которого (В.

А. Бугаев, . Толстиков, А. Ф. Трешников и др.) удостоены Государственной премии. Для моделирования процессов образования облаков и туманов созданы крупные лабораторные установки — так называемые адиабатные камеры, позволяющие создавать искусственное облако и длительное время наблюдать за ним. Одна из наиболее крупных подобных установок создана в Обнинске. Здесь же сооружена метеорологическая мачта высотой 314 м, предназначенная для изучения строения пограничного слоя атмосферы. Активные воздействия на облака (в том числе на градовые, с целью предотвращения выпадения града) осуществляются с помощью самолетов, зенитных и ракетных установок.

За эти исследовани ния группа Введенне советских ученых (Е. К. Федоров, Г. К. Сулаквелидзе, И. И. Гайворонский и др.) удостоена Государственной премии. Новейшим техническим средством получения информации стерритории всего земного шара явились искусственные спутники Земли (ИСЗ), впервые в мире запушенные в СССР. Они открыли перед метеорологией совершенно новые возможности — зондировать атмосферу сверху, из космоса.

Спутники позволяют очень быстро получать сведения о состоянии атмосферы, поверхности океана и суши по всей планете. Советская система «Метеор» включает 2 — 3 спутника, обращаюшихся по круговым орбитам на высоте около 900 км. Плоскости орбит наклонены к экватору под углом почти 80'. Сложное оборудование и приборы, установленные на спутниках, позволяют получать изображение облачности на дневной и ночной сторонах Земли. Несколько приборов предназначено для измерения потоков лучистой энергии в различных диапазонах длин волн, отражаемых и испускаемых земной поверхностью и атмосферой. Поскольку эти потоки связаны с температурой, то представляется возможность получать сведения о температуре земной поверхности, верхней границе облаков, а в перспективе — данные о вертикальном распределении температуры и влажности.

Большой интерес представляют сведения о расположении льдов, о границах снежного покрова, увлажнении почвы, состоянии лесов и сельскохозяйственных культур, волнении моря и о других природных объектах. Количество информации, поступаюшей со спутников, огромно. Например, за сутки два спутника «Метеор» передают на приемные пункты такое же количество информации об атмосфере, какое поступает за полгода со всех наземных метеорологических станций мира.

Только с помощью мошных ЭВМ можно быстро переработать всю эту информацию и представить ее в удобном для использования виде. Эта информация используется в оперативной работе, она приносит большую пользу при анализе и прогнозе погоды. Спутники обнаружили немало ураганов, предупреждения о которых позволили сократить наносимый ими ущерб. Сбор и переработку метеорологической информации осуществляют у нас Государственный научно-исследовательский центр по изучению природных ресурсов и Гидрометеорологический центр СССР, а также несколько региональных гидрометеорологических центров (Новосибирский, Ташкентский, Хабаровский и Минский).

Оперативную работу по составлению прогнозов погоды, по руководству сетью метеорологических станций и постов, обеспечению народного хозяйства гидрометеорологической информацией по отдельным крупным районам страны осуществляет несколько десятков территориальных и республиканских Гидрометеорологических центров.