Л.Т. Матвеев - Курс общей метеорологии. Физика атмосферы, страница 7

В состав этого Союза входит несколько ассоциаций, в том числе ассоциация метеорологии и физики атмосферы. С целью сбора более полных данных о состоянии гидросферы и атмосферы над обширными территориями по согласованной между многими странами программе проводились так называемые Международные годы. Первый и Второй международные полярные годы (МПГ) были проведены в 1882 — 1883 и !932 — 1933 гг. В разработке программы для Второго МПГ приняли участие крупные советские ученые — П. А.

Молчанов, Н. Н. Калитин, В. Н. Оболенский и др. «Хорошими перспективами аэрологических работ во время Полярного года мы обязаны в значительной степени профессору Молчанову и его сотрудникам, которые с неутомимой энергией и изобретательностью разработали один из прекраснейших, когда-либо известных метеорологических приборов», — отмечал президент Международного комитета по проведению Второго МПГ. В период с 1 июля 1957 г. по 31 декабря !958 г. была реализована программа Международного геофизического года, охватившая комплексными геофизическими исследованиями территорию всей планеты (в отличие от Первого и Второго годов, когда наблюдениями была охвачена в основном полярная область северного полушария).

При всех успехах, которыми отмечено развитие метеорологии в последние десятилетия, остается много нерешенных проблем. Среди них такие, как взаимодействие атмосферы и океана; общая циркуляция атмосферы; загрязнение природной среды; зарождение и развитие ураганов; взаимодействие между различными слоями атмосферы; связь между процессами в атмосфере Земли и на Солнце; формирование полей облачности и осадков; влияние лучистых и других видов притоков тепла на атмосферные процессы. Разработка всех этих научных проблем осуществляется для создания надежных методов предсказания погоды — одной из важнейших научных задач нашего времени. Особую актуальность во второй половине ХХ в. приобрела проблема долгосрочного прогноза погоды (на декаду, месяц, сезон и более длительные сроки), поскольку долгосрочные прогнозы широко используются при планировании крупных экономических мероприятий.

Приобрела большое значение проблема изменения климата как под влиянием естественных причин, так и вследствие человеческой деятельности. Ввевенне Ввевенне Все эти проблемы призвана продвинуть далеко вперед грандиозная Программа исследования глобальных атмосферных про. цессов (ПИГАП), основные мероприятия (наблюдательного характера) по которой осуществлены в 70-е годы. ПИГАП включает ряд крупных подпрограмм.

Это — Тропический, Полярный, Комплексный энергетический, Муссонный эксперименты и др. Выполняются эти эксперименты с привлечением всех современных технических средств сбора и переработки информации о состоянии атмосферы, гиросферы, суши н космической среды. Так, с 15 июня по 30 сентября 1974 г. в тропической зоне Атлантического океана был проведен Атлантический тропический эксперимент (АТЭП), в котором вели наблюдения большое количество наземных станции, 35 судов, 12 самолетов, две системы спутников на полярных орбитах (СССР и США). Суда, оснащенные техническими средствами зондирования атмосферы (радиозондами и ракетами) и современной вычислительной техникой (ЭВМ), были расставлены по всей тропической зоне Атлантики от Африки до Америки.

Анализ материалов АТЭП позволил оценить перенос тепла, влаги и энергии по горизонтали и вертикали; вскрыть закономерности формпрования облачных скоплений (протяженностью !00— 1000 км по горизонтали), в которые организуются конвективные облака, дающие большую часть осадков в тропиках; изучить пограничный слой атмосферы над океанами; исследовать волновые движения атмосферы в экваториальной области. СССР оказывает большую помощь развивающимся странам в области метеорологии, Специалисты многих стран (прежде всего„социалистических) участвуют в исследованиях Советского Союза в Арктике и Антарктике, в изучении верхних слоев атмосферы и ближнего космоса, морей и океанов.

Еще более широкие задачи, чем в АТЭП, были поставлены перед Первым глобальным экспериментом ПИГАП, комплексная наблюдательная система которого охватила весь земной шар и включала получение данных как о состоянии атмосферы, так и подстилающей поверхности (суши и океана). Научные задачи эксперимента предусматривали: 1) приобретение более глубоких знаний об атмосфере с целью разработки моделей прогноза погоды, общей циркуляции атмосферы и климата Земли; 2) определение предела предсказуемости погоды; 3) разработку эффективных методов усвоения данных наблюдений (включая неодновременные); 4) оптимизацию системы метеорологических наблюдений, необходимых для численных моделей прогноза погоды различной заблаговременности и моделирования крупномасштабных атмосферных процессов.

Первый глобальный эксперимент включал два этапа: подготовительный (с 1 декабря 1977 г. по 30 ноября 1978 г.) и оперативный (с 1 декабря 1978 г. по 30 ноября 1979 г.) Внутри последнего были выделены два специальных периода наблюдений: с 1 января по 15 марта и с 1 мая по 30 июня 1979 г., а в пределах каждого из ннх — периоды особенно интенсивных наблюдений: с 15 января по 20 февраля и с 10 мая по 8 июня 1979 г. Наблюдательная система эксперимента состояла из постоянной сети Всемирной службы погоды: 9200 метеорологических и 850 аэрологических станций, 4 полярноорбитальных спутника, и специальных средств наблюдения; 40 судов (для измерения скорости ветра в тропиках), 89 самолетов (из ннх с 17 самолетов передача данных о температуре, давлении н скорости ветра производилась через спутники в реальном масштабе времени; с 9 самолетов, совершивших 339 вылетов, сбрасывались радиозонды), 5 геостационарных спутников, 368 дрейфующих буев, а также 12 аэрологических станций.

Большая часть специальных средств (исключение составляют самолеты и спутники) действовала лишь в периоды специальных нли особенно интенсивных наблюдений. Комплексная наблюдательная система эксперимента хотя и не удовлетворяла в некоторых частях Земли всем требованиям, которые вытекали из задач эксперимента, позволила получить огромный массив данных, существенно улучшивший освещение состояния атмосферы, особенно в экваториальной области и в южном полушарии в целом.

Эти данные, будучи записанными на магнитные ленты, в последние годы анализируются и широко используются при разработке моделей общей циркуляции атмосферы, климата Земли и методик долгосрочного прогноза погоды. В последние 10 — 20 лет сильно возрос интерес со стороны ученых и общественности к проблеме изменения климата Земли, поскольку эти изменения оказывают значительное влияние иа сельское хозяйство, энергетику и водные ресурсы планеты, В формировании и изменении климата участвуют вся атмосфера, океан и деятельный слой суши (толщиной 20 — 30 м) как взаимодействующие части единой системы, часто называемой климатической системой, Большую роль в стимулировании научных исследований по климату и в развитии современной климатологии в целом сыграла Всемирная климатическая конференция (Женева, 12— 23 февраля 1979 г.), в решениях которой подчеркнуто, что хозяйственная деятельность человека в сильной степени подвержена влиянию изменчивости климата, особенно таких экстремальных явлений как засухи и наводнения.

На состоявшемся в 1979 г. конгрессе Всемирной метеорологической организации принято решение о реализации Всемирной климатической программы, продолжающей н развнваюгцей ПИГАП. Основные задачи климатической программы сводятся к выявлению и изучению механизмов формирования климата (в частности, к оценке относительной роли естественных и обусловленных возрастающей хозяйственной деятельностью факторов), к применению знаний о климате в планировании и управлении хозяйственной деятельностью, к оценке воздействия изменений Введеиие Введение 8 Метеорологические величины и атмосферные явления 9 Градиент метеорологической величины (9.2) 7 (х, у, г) = С, дога объекта», разрешает употреблять только термин величина. Этим же ГОСТом не рекомендовано употреблять термин величина для выражения количественной стороны рассмагрннаемого свойства (нельзя, например, уцогреблягь выражение «величина температуры», Велнчнна дазлення» в т.

я.). м ' До последнего времени нх называлн метеорологическими элементамн. Однако ГОСТ 16263 — 70 («Метрология. Термины н определения») для «свойства, общего з качественном отношении многим физическим объектам (фнзнческнм системам, нх состояниям н происходящим в ннх процессам), но н количественном отношении индивидуального для каж- климата на различные стороны деятельности человека, а также к увеличению количества и качества климатических данных, к построению модетей климата, способных предсказывать состояние климатической системы.

«Сейчас, когда человечество нуждается в эффективном и рациональном использовании всех природных ресурсов своей планеты, когда оно уже начинает управлять стихийными явлениями, когда открылся выход в космос, как никогда ранее, требуется единство целей и действий человека по отношению к природе»,— отметил акад. Е. К. Федоров. Атмосфера находится в непрерывном движении. Она полностью участвует во вращательном движении Земли вокруг Солнца и своей оси. Кроме этого периодического движения, атмосфера находится в сложном движении относительно поверхности Земли. Под влиянием взаимодействия с земной поверхностью, притока энергии от Солнца и внутренних процессов физическое состояние атмосферы и отдельных ее частей непрерывно изменяется.

Для количественной характеристики состояния атмосферы вводится понятие метеорологических величин '. Это — температура, давление, плотность и влажность воздуха; скорость и направление ветра; количество, высота и толщина облаков; интенсивность осадков; метеорологическая дальность видимости; водность туманов, облаков и осадков; потоки лучистой энергии и тепла и др.

В метеорологии достаточно широко распространено также понятие атмосферного явления (или просто явления), под которым имеют в виду определенный физический процесс, сопровождающийся резким (качественным) изменением состояния атмосферы. К атмосферным явлениям относят: туман, грозу, гололед, пыльную (песчаную) бурю, шквал, метель, изморозь, росу, иней, обледенение, осадки, облака, полярные сияния и др. Непрерывное изменение состояния атмосферы во времени и пространстве приводит к изменению метеорологических величин и атмосферных явлений.

Физическое состояние атмосферы в определенный момент или промежуток времени, характеризуемое совокупностью метеорологических величин и атмосферных явлений, носит название погода. При этом можно говорить о погоде в определенной точке пространства, о погоде района, о погоде по маршруту и т. п. В зависимости от практической деятельности человека для характеристики погоды привлекаются различные совокупности метеорологических величин и явлений. Так, при метеорологическом обеспечении авиации наибольший интерес представляют: дальность видимости, высота облаков, гроза, обледенение и болтанка самолетов, ветер и температура на различных высотах. При обслуживании сельского хозяйства прежде всего необходимы сведения: о температуре и влажности почвы и приземного слоя воздуха, об осадках, притоке солнечной радиации и заморозках.