Meteoroloji - Meteorology

Meteoroloji , atmosferik bilimlerin ( atmosfer kimyası ve atmosferik fiziği içeren ) bir dalıdır ve hava tahminine büyük önem verir . Meteorolojide önemli ilerleme 18. yüzyıla kadar başlamamış olsa da , meteoroloji çalışmaları bin yıl öncesine dayanmaktadır . 19. yüzyılda, geniş bölgelerde hava gözlem ağları oluşturulduktan sonra bu alanda mütevazı bir ilerleme kaydedildi . Hava durumu tahminine yönelik önceki girişimler, tarihsel verilere bağlıydı. 20. yüzyılın ikinci yarısında, fizik yasalarının açıklığa kavuşturulmasından ve daha özel olarak, hava durumunu modelleyen çok sayıda denklemin otomatik çözümüne izin veren bilgisayarın geliştirilmesinden sonra, hava koşullarında önemli atılımlar olmadı. tahmini elde edilmiştir. Hava tahmininin önemli bir dalı, hava etkilerinin büyük su kütleleriyle atmosferik etkileşimleri de içerdiği deniz ve kıyı güvenliği ile ilgili olduğu için deniz hava tahminidir .

Meteorolojik olaylar , meteoroloji bilimi tarafından açıklanan gözlemlenebilir hava olaylarıdır. Meteorolojik olaylar, Dünya atmosferinin değişkenleri tarafından tanımlanır ve nicelenir : sıcaklık , hava basıncı , su buharı , kütle akışı ve bu değişkenlerin varyasyonları ve etkileşimleri ve zaman içinde nasıl değiştikleri. Yerel, bölgesel ve küresel düzeylerde hava durumunu tanımlamak ve tahmin etmek için farklı mekansal ölçekler kullanılır.

Meteoroloji, klimatoloji , atmosfer fiziği ve atmosfer kimyası , atmosfer bilimlerinin alt disiplinleridir . Meteoroloji ve hidroloji , hidrometeorolojinin disiplinler arası alanını oluşturur . Dünya'nın atmosferi ve okyanusları arasındaki etkileşimler, birleştirilmiş bir okyanus-atmosfer sisteminin parçasıdır. Meteorolojinin askeriye , enerji üretimi , ulaşım , tarım ve inşaat gibi çok çeşitli alanlarda uygulamaları vardır .

Kelime meteoroloji dan Antik Yunanca μετέωρος metéōros ( göktaşı ) ve -λογία -logia ( - (o) logy anlamına gelen) "Havada yüksek şeylerin çalışma."

Tarih

Yıllık döngülere dayalı olarak yağmurları ve selleri tahmin etme yeteneği, daha önce olmasa da en azından tarımsal yerleşim zamanından itibaren insanlar tarafından açıkça kullanılmıştır. Hava durumunu tahmin etmeye yönelik erken yaklaşımlar astrolojiye dayanıyordu ve rahipler tarafından uygulanıyordu. Babil tabletlerindeki çivi yazılı yazıtlar, gök gürültüsü ve yağmur arasındaki ilişkileri içeriyordu. Keldani'nin farklılaşmış 22 ° ve 46 ° haleleri .

Eski Hint Upanişadları bulutlardan ve mevsimlerden bahseder . Samaveda, belirli fenomenler fark edildiğinde yapılacak fedakarlıklardan bahseder. Varāhamihira'nın MS 500 civarında yazılmış klasik eseri Brihatsamhita , hava gözleminin kanıtını sağlar.

MÖ 350'de Aristoteles Meteoroloji'yi yazdı . Aristoteles meteorolojinin kurucusu olarak kabul edilir. Meteoroloji'de açıklanan en etkileyici başarılardan biri, şu anda hidrolojik döngü olarak bilinen şeyin tanımıdır .

De Mundo kitabı (MÖ 250'den önce veya MÖ 350 ile 200 arasında bestelenmiştir) şunları kaydetti:

Yanıp sönen cisim ateşe verilir ve şiddetle Dünya'ya atılırsa buna yıldırım denir; Ateşin sadece yarısıysa, aynı zamanda şiddetli ve büyükse, buna meteor denir ; tamamen ateşten arındırılmışsa, buna dumanlı cıvata denir. Hepsine 'sıçrayan cıvatalar' denir, çünkü Dünya'ya süzülürler. Şimşek bazen dumanlıdır ve daha sonra 'içten yanan şimşek' olarak adlandırılır, bazen hızla ilerler ve ardından canlı olduğu söylenir . Diğer zamanlarda eğri çizgilerle yol alır ve çatallı şimşek olarak adlandırılır . nesneye 'swooping şimşek' denir.

Yunan bilim adamı Theophrastus'un denilen hava tahmini üzerine bir kitap, derlenmiş İşaretler Kitabı . Theophrastus'un çalışması, yaklaşık 2.000 yıl boyunca hava durumu araştırmalarında ve hava tahminlerinde baskın bir etki olarak kaldı. MS 25 yılında, Roma İmparatorluğu için bir coğrafyacı olan Pomponius Mela , iklim bölgesi sistemini resmileştirdi. Toufic Fahd'a göre, 9. yüzyılda Al-Dinawari , Arap Tarım Devrimi sırasında meteorolojinin tarıma uygulanmasıyla ilgilenen Kitab al-Nabat'ı ( Bitkiler Kitabı ) yazdı . Gökyüzünün meteorolojik karakterini, gezegenleri ve takımyıldızları , güneşi ve ayı , mevsimleri ve yağmuru gösteren ayın evrelerini , enva'yı ( göksel yağmur cisimleri ) ve rüzgar, gök gürültüsü, şimşek, kar, sel gibi atmosferik olayları tanımlar. , vadiler, nehirler, göller.

Hava durumunu tahmin etmeye yönelik erken girişimler genellikle kehanet ve kehanetle ilgiliydi ve bazen astrolojik fikirlere dayanıyordu. Amiral FitzRoy, bilimsel yaklaşımları kehanetsel olanlardan ayırmaya çalıştı.

Görsel atmosferik olayların araştırılması

Baker Plajı'nda Alacakaranlık

Ptolemy , astronomik gözlemler bağlamında ışığın atmosferik kırılması üzerine yazdı . 1021 yılında, alhazen bu atmosferik kırılma da sorumludur gösterdi alaca ; Alacakaranlığın güneş ufkun 19 derece altındayken başladığını tahmin etti ve ayrıca Dünya atmosferinin mümkün olan maksimum yüksekliğini 52.000 passim (yaklaşık 49 mil veya 79 km) olarak tahmin etmek için buna dayalı bir geometrik belirleme kullandı .

Düşen her yağmur damlasının küçük bir küre şeklinde olduğunu ve bu şeklin gökkuşağının her yağmur damlası ile etkileşen ışık tarafından üretildiği anlamına geldiğini öne süren ilk kişi Büyük Aziz Albert olmuştur . Gökkuşağının açısal boyutunu ilk hesaplayan Roger Bacon oldu. Gökkuşağı zirvesinin ufkun 42 dereceden yüksekte görünemeyeceğini belirtti. 13. yüzyılın sonlarında ve 14. yüzyılın başlarında, Kamal al-Dīn al-Fārisī ve Freiberg'li Theodoric , birincil gökkuşağı fenomeni için doğru açıklamaları yapan ilk kişilerdi . Theoderic daha da ileri gitti ve ikincil gökkuşağını da açıkladı. 1716'da Edmund Halley, auroralara , Dünya'nın manyetik alan çizgileri boyunca hareket eden "manyetik atıkların" neden olduğunu öne sürdü .

Enstrümanlar ve sınıflandırma ölçekleri

Yarım küre fincan anemometre

1441'de Kral Sejong'un oğlu Kore Prensi Munjong ilk standartlaştırılmış yağmur ölçeri icat etti . Bunlar , Kore'nin Joseon hanedanlığı boyunca, bir çiftçinin potansiyel hasadına dayalı arazi vergilerini değerlendirmek için resmi bir araç olarak gönderildi . 1450'de Leone Battista Alberti , sallanan plakalı bir anemometre geliştirdi ve ilk anemometre olarak biliniyordu . 1607'de Galileo Galilei bir termoskop yaptı . 1611'de Johannes Kepler , kar kristalleri üzerine ilk bilimsel incelemeyi yazdı: "Strena Seu de Nive Sexangula (Yeni Yıl Altıgen Kar Hediyesi). 1643'te Evangelista Torricelli cıva barometresini icat etti . 1662'de Sir Christopher Wren , mekanik, kendi kendini boşaltan, devrilme kovalı yağmur ölçeri icat etti. 1714'te Gabriel Fahrenheit , cıva tipi bir termometre ile sıcaklığı ölçmek için güvenilir bir ölçek yarattı. 1742'de İsveçli bir gökbilimci olan Anders Celsius , mevcut Celsius ölçeğinin öncülü olan "santigrat" sıcaklık ölçeğini önerdi . 1783'te ilk saç higrometresi Horace-Bénédict de Saussure tarafından gösterildi . 1802-1803'te, Luke Howard Bulutların Modifikasyonu Üzerine yazdı ve burada bulut türlerine Latince adlar verdi. 1806'da Francis Beaufort , rüzgar hızlarını sınıflandırmak için sistemini tanıttı . 19. yüzyılın sonlarına doğru , o zamandan beri basılı kalan Uluslararası Bulut Atlası da dahil olmak üzere ilk bulut atlasları yayınlandı . İlk başarılı Nisan 1960 fırlatma hava uydusu , TIROS-1 , hava durumu bilgileri mevcut küresel hale çağının başlangıcı oldu.

Atmosferik kompozisyon araştırması

1648'de Blaise Pascal , atmosfer basıncının yükseklikle azaldığını yeniden keşfetti ve atmosferin üzerinde bir boşluk olduğu sonucuna vardı. 1738'de Daniel Bernoulli , Hidrodinamik'i yayınlayarak gazların Kinetik teorisini başlattı ve gazlar teorisi için temel yasaları oluşturdu. 1761'de Joseph Black , buzun erirken sıcaklığını değiştirmeden ısıyı emdiğini keşfetti. 1772'de Black'in öğrencisi Daniel Rutherford , flojistonlu hava adını verdiği nitrojeni keşfetti ve birlikte flojiston teorisini geliştirdiler . 1777'de Antoine Lavoisier oksijeni keşfetti ve yanma için bir açıklama geliştirdi. 1783'te, Lavoisier'in "Reflexions sur le phlogistique" adlı makalesinde, flojiston teorisini reddeder ve bir kalori teorisi önerir . 1804'te Sir John Leslie , mat siyah bir yüzeyin, cilalı bir yüzeyden daha etkili bir şekilde ısı yaydığını gözlemledi ve bu, siyah cisim radyasyonunun önemini ortaya koydu . 1808'de John Dalton , A New System of Chemistry'de kalori teorisini savundu ve maddenin özellikle gazlarla nasıl birleştiğini açıkladı; gazların ısı kapasitesinin atom ağırlığı ile ters orantılı olarak değiştiğini öne sürdü . 1824'te Sadi Carnot , kalori teorisini kullanarak buhar motorlarının verimliliğini analiz etti ; Tersinir bir süreç kavramını geliştirdi ve doğada böyle bir şeyin olmadığını varsayarak termodinamiğin ikinci yasasının temelini attı .

Siklonlar ve hava akışı üzerine araştırma

Dünya atmosferinin genel dolaşımı: Batı rüzgarları ve ticaret rüzgarları, Dünya'nın atmosferik dolaşımının bir parçasıdır.

1494'te Christopher Columbus , bir kasırganın ilk yazılı Avrupa hesabına yol açan tropikal bir siklon yaşadı. 1686'da Edmund Halley , ticari rüzgarlar ve musonlar hakkında sistematik bir çalışma sunmuş ve atmosferik hareketlerin nedeni olarak güneş ısıtmasını tanımlamıştır. 1735'te, George Hadley , ticaret rüzgarlarının incelenmesi yoluyla küresel dolaşımın ideal bir açıklamasını yazmıştı . 1743'te, Benjamin Franklin'in bir kasırga tarafından ay tutulmasını görmesi engellendiğinde , siklonların çevrelerindeki rüzgarların aksine hareket ettiğine karar verdi. Dünyanın dönüşünün hava akışını tam olarak nasıl etkilediğinin kinematiğini anlamak ilk başta kısmiydi. Gaspard-Gustave Coriolis, 1835'te su çarkları gibi dönen parçaları olan makinelerin enerji verimi üzerine bir makale yayınladı. 1856'da William Ferrel , orta enlemlerde bir sirkülasyon hücresinin varlığını ve içerideki havanın Coriolis kuvveti tarafından saptırılarak hakim batı rüzgarlarına neden olduğunu öne sürdü . 19. yüzyılın sonlarında, hava kütlelerinin izobarlar boyunca hareketinin , basınç gradyan kuvveti ile saptırma kuvvetinin büyük ölçekli etkileşiminin sonucu olduğu anlaşıldı . 1912'de bu saptırma kuvvetine Coriolis etkisi adı verildi. I. Dünya Savaşı, Norveç'te meteorologlar bir grup tarafından yönetilen hemen sonra Vilhelm bjerknes geliştirilen Norveçli siklon modeli üretimi, yoğunlaşmasını ve nihai çürüme içinde (yaşam döngüsü) açıklar orta enlem kasırgalar ve fikrini ortaya cephede olduğunu, hava kütleleri arasında keskin bir şekilde tanımlanmış sınırlar . Grupta Carl-Gustaf Rossby (büyük ölçekli atmosferik akışı akışkanlar dinamiği açısından ilk açıklayan kişi ), Tor Bergeron (yağmurun nasıl oluştuğunu ilk belirleyen) ve Jacob Bjerknes vardı .

Gözlem ağları ve hava tahmini

Oluşma yüksekliğine göre bulut sınıflandırması
Bu "Dünyanın Hyetografik veya Yağmur Haritası" ilk olarak 1848'de Alexander Keith Johnston tarafından yayınlandı .
Bu "Avrupa'nın Hyetografik veya Yağmur Haritası" da 1848'de "Fiziksel Atlas"ın bir parçası olarak yayınlandı.

16. yüzyılın sonlarında ve 17. yüzyılın ilk yarısında bir dizi meteorolojik alet icat edildi - termometre , barometre , hidrometre ve ayrıca rüzgar ve yağmur ölçerler. 1650'lerde doğa filozofları bu araçları hava gözlemlerini sistematik olarak kaydetmek için kullanmaya başladılar. Bilim akademileri hava durumu günlükleri ve organize gözlem ağları kurdu. 1654'te Ferdinando II de Medici , Floransa , Cutigliano , Vallombrosa , Bologna , Parma , Milano , Innsbruck , Osnabrück , Paris ve Varşova'daki meteoroloji istasyonlarından oluşan ilk hava gözlem ağını kurdu . Toplanan veriler düzenli aralıklarla Floransa'ya gönderildi. 1660'larda Robert Hooke ait Londra Kraliyet Hava gözlemcilerin ağlarını sponsor oldu. Hipokrat'ın Havalar, Sular ve Yerler adlı incelemesi , havayı hastalıkla ilişkilendirdi. Bu nedenle, ilk meteorologlar hava modellerini salgın salgınlarla ve iklimi halk sağlığı ile ilişkilendirmeye çalıştı.

Aydınlanma Çağı boyunca meteoroloji, astrolojik meteoroloji de dahil olmak üzere geleneksel hava bilgisini rasyonelleştirmeye çalıştı. Fakat aynı zamanda hava olayları hakkında teorik bir anlayış oluşturmaya yönelik girişimler de vardı. Edmond Halley ve George Hadley ticaret rüzgarlarını açıklamaya çalıştılar . Artan ısıtılmış ekvator hava kütlesinin yerini yüksek enlemlerden gelen daha soğuk hava akışına bıraktığını düşündüler. Ekvatordan kutuplara yüksek irtifada sıcak hava akışı, dolaşımın erken bir resmini oluşturdu. Hava durumu gözlemcileri arasındaki disiplin eksikliği ve araçların kalitesizliğinden kaynaklanan hayal kırıklığı, erken modern ulus devletlerin büyük gözlem ağları düzenlemesine yol açtı . Böylece 18. yüzyılın sonunda meteorologlar büyük miktarlarda güvenilir hava durumu verilerine erişebildiler. 1832'de Baron Schilling tarafından bir elektromanyetik telgraf oluşturuldu . 1837'de elektrikli telgrafın gelişi , ilk kez, geniş bir alandan yüzey hava gözlemlerini hızlı bir şekilde toplamak için pratik bir yöntem sağladı .

Bu veriler, Dünya yüzeyine yakın bir bölge için atmosferin durumuna ilişkin haritalar üretmek ve bu durumların zaman içinde nasıl geliştiğini incelemek için kullanılabilir. Bu verilere dayanarak sık hava tahminleri yapmak için güvenilir bir gözlem ağı gerekliydi, ancak Smithsonian Enstitüsü'nün Joseph Henry'nin önderliğinde Amerika Birleşik Devletleri'nde bir gözlem ağı kurmaya başlaması 1849'a kadar değildi . Bu sırada Avrupa'da da benzer gözlem ağları kuruldu. Muhterem William Clement Ley , sirrus bulutlarının anlaşılmasında ve Jet Akımlarının erken anlaşılmasında kilit rol oynadı . 'CKM' Douglas olarak bilinen Charles Kenneth Mackinnon Douglas , ölümünden sonra Ley'in kağıtlarını okudu ve hava sistemlerinin erken dönem çalışmalarını sürdürdü. On dokuzuncu yüzyıl meteoroloji araştırmacıları, özel bilim adamları olarak eğitilmek yerine askeri veya tıbbi geçmişlerden alındı. 1854 yılında Birleşik Krallık hükümeti atadı Robert FitzRoy yeni ofisine Ticaret Kuruluna Meteoroloji devletçi denizde hava gözlemleri toplama görevi. FitzRoy'un ofisi 1854'te Birleşik Krallık Meteoroloji Ofisi oldu, dünyanın en eski ikinci ulusal meteoroloji servisi (Avusturya'daki Meteoroloji ve Jeodinamik Merkez Enstitüsü (ZAMG) 1851'de kuruldu ve dünyanın en eski hava durumu servisidir). FitzRoy'un Ofisi tarafından yapılan ilk günlük hava durumu tahminleri 1860 yılında The Times gazetesinde yayınlandı . Ertesi yıl, bir fırtına beklendiğinde ana limanlarda fırtına uyarı konilerinin kaldırılmasına yönelik bir sistem tanıtıldı.

Önümüzdeki 50 yıl boyunca, birçok ülke ulusal meteoroloji hizmetleri kurdu. Hindistan Meteoroloji Dairesi (1875), tropikal siklon ve takip etmek kurulmuş muson . Finlandiya Meteoroloji Merkez Ofisi (1881), Helsinki Üniversitesi Manyetik Gözlemevi'nin bir bölümünden oluşturuldu . Japonya Meteoroloji Ajansı'nın öncüsü olan Japonya'nın Tokyo Meteoroloji Gözlemevi, 1883'te yüzey hava haritaları oluşturmaya başladı. Birleşik Devletler Hava Bürosu (1890) Amerika Birleşik Devletleri Tarım Bakanlığı bünyesinde kuruldu . Meteoroloji Avustralya Bürosu (1906) Birleştir'me mevcut devlet meteoroloji hizmetleri için Meteoroloji Yasası tarafından kurulmuştur.

Sayısal hava tahmini

IBM 7090'ın Müşterek Sayısal Hava Tahmin Birimi'ndeki konsolunda bir meteorolog. C. 1965

1904'te Norveçli bilim adamı Vilhelm Bjerknes ilk olarak Mekanik ve Fizikte Bir Problem Olarak Hava Tahmini adlı makalesinde , doğal yasalara dayalı hesaplamalardan hava tahmini yapmanın mümkün olması gerektiğini savundu .

Atmosfer fiziğinin anlaşılmasındaki ilerlemeler, modern sayısal hava tahmininin kuruluşuna yol açana kadar 20. yüzyılın sonlarına doğru değildi . 1922'de Lewis Fry Richardson , Birinci Dünya Savaşı'nda ambulans şoförü olarak üzerinde çalıştığı notları ve türevleri bulduktan sonra "Sayısal Süreçle Hava Tahmini"ni yayınladı. Atmosferik akışı yöneten prognostik akışkanlar dinamiği denklemlerindeki küçük terimlerin nasıl ihmal edilebileceğini açıkladı. ve tahminlere izin vermek için tasarlanabilecek sayısal bir hesaplama şeması. Richardson, hesaplamaları yapan binlerce kişiden oluşan büyük bir oditoryum hayal etti. Ancak, gereken hesaplamaların sayısı elektronik bilgisayarlar olmadan tamamlanamayacak kadar fazlaydı ve hesaplamalarda kullanılan ızgara ve zaman adımlarının boyutu gerçekçi olmayan sonuçlara yol açtı. Sayısal analiz daha sonra bunun sayısal istikrarsızlıktan kaynaklandığını buldu .

1950'lerden başlayarak, bilgisayarlarla sayısal tahminler yapılabilir hale geldi. İlk hava tahminleri bu şekilde türetilmiş, barotropik (tek dikey seviyeli) modeller kullanmış ve orta enlem Rossby dalgalarının büyük ölçekli hareketini , yani atmosferik alçak ve yükseklerin modelini başarılı bir şekilde tahmin edebilmiştir . 1959'da Birleşik Krallık Meteoroloji Ofisi ilk bilgisayarı olan Ferranti Mercury'yi aldı .

1960'larda atmosferin kaotik doğası ilk kez Edward Lorenz tarafından gözlemlendi ve matematiksel olarak tarif edildi ve kaos teorisi alanını kurdu . Bu ilerlemeler , atmosferin kaotik doğasından kaynaklanan belirsizliği hesaba katmak için çoğu büyük tahmin merkezinde toplu tahminin mevcut kullanımına yol açmıştır . Dünyanın uzun vadeli hava durumunu tahmin etmek için kullanılan matematiksel modeller ( iklim modelleri ), günümüzde eski hava tahmin modelleri kadar kaba olan bir çözünürlüğe sahip geliştirilmiştir. Bu iklim modelleri, insanların sera gazı emisyonunun neden olabileceği etkiler gibi uzun vadeli iklim değişimlerini araştırmak için kullanılır .

meteorologlar

Meteorologlar , meteoroloji alanında çalışan ve çalışan bilim adamlarıdır. Amerikan Meteoroloji Derneği, yetkili bir elektronik Meteoroloji Sözlüğü yayınlar ve sürekli olarak günceller . Meteorologlar devlet kurumlarında , özel danışmanlık ve araştırma hizmetlerinde, endüstriyel işletmelerde, kamu hizmetlerinde, radyo ve televizyon istasyonlarında ve eğitimde çalışırlar . Amerika Birleşik Devletleri'nde, meteorologlar 2018'de yaklaşık 10.000 işte çalıştı.

Hava tahminleri ve uyarıları, halk için meteorologların en iyi bilinen ürünleri olsa da , radyo ve televizyondaki hava durumu sunucuları mutlaka profesyonel meteorologlar değildir. Çoğu zaman , hava durumu uzmanı veya meteoroloji uzmanı gibi düzenlenmemiş unvanları kullanan, az resmi meteorolojik eğitime sahip muhabirlerdir . Amerikan Meteoroloji Derneği ve Ulusal Hava Derneği sorunu belirli gereksinimleri karşılaması ancak bu medya tarafından kiralanmış olması zorunlu değildir hava yayıncılara "Onay Mühürler".

Teçhizat

Uydu görüntüsü kasırga Hugo a ile kutup düşük görüntünün üst kısmında görünür

Her bilimin kendine özgü laboratuvar ekipmanı setleri vardır. Atmosferde, atmosferin ölçülebilen birçok özelliği veya özelliği vardır. Her yerde ve her zaman gözlemlenebilen veya görülebilen yağmur, tarihsel olarak ölçülen ilk atmosferik niteliklerden biriydi. Ayrıca, doğru olarak ölçülen diğer iki nitelik, rüzgar ve nemdir. Bunların hiçbiri görülemez, ancak hissedilebilir. Bu üçünü ölçen cihazlar 15. yüzyılın ortalarında ortaya çıktı ve sırasıyla yağmur ölçer , anemometre ve higrometreydi. 15. yüzyıldan önce birçok atmosferik değişkeni ölçmek için yeterli ekipman inşa etmek için birçok girişimde bulunulmuştu. Birçoğu bir şekilde hatalıydı veya güvenilir değildi. Aristoteles bile bazı çalışmalarında bunu havayı ölçmenin zorluğu olarak belirtmiştir.

Yüzey ölçüm setleri meteorologlar için önemli verilerdir. Tek bir yerde çeşitli hava koşullarının anlık görüntüsünü verirler ve genellikle bir meteoroloji istasyonunda , bir gemide veya bir meteoroloji şamandırasında bulunurlar . Bir meteoroloji istasyonunda alınan ölçümler, herhangi bir sayıda atmosferik gözlemlenebilir değeri içerebilir. Genellikle sıcaklık, basınç , rüzgar ölçümleri ve nem sırasıyla bir termometre, barometre, anemometre ve higrometre ile ölçülen değişkenlerdir. Profesyonel istasyonlar ayrıca hava kalitesi sensörlerini ( karbon monoksit , karbondioksit , metan , ozon , toz ve duman ), ceilometer (bulut tavan), düşen yağış sensörü, sel sensörü , yıldırım sensörü , mikrofon ( patlamalar , sonik patlamalar , gök gürültüsü ) içerebilir. , piranometre / pireliometre / spektroradyometre (IR/Vis/UV fotodiyotları ), yağmur ölçer / kar ölçer , sintilasyon sayacı ( arka plan radyasyonu , serpinti , radon ), sismometre ( depremler ve titremeler), transmissometre (görünürlük) ve veriler için bir GPS saati günlüğe kaydetme . Hava durumu tahmini için üst hava verileri çok önemlidir. En yaygın olarak kullanılan teknik, radyosondaların fırlatılmasıdır . Radyosondaları desteklemek için Dünya Meteoroloji Örgütü tarafından bir uçak toplama ağı organize edilmektedir .

Meteorolojide kullanıldığı şekliyle uzaktan algılama , uzak hava olaylarından veri toplama ve ardından hava durumu bilgisi üretme kavramıdır. Yaygın uzaktan algılama türleri Radar , Lidar ve uydulardır (veya fotogrametri ). Her biri atmosfer hakkında uzak bir konumdan veri toplar ve genellikle verileri cihazın bulunduğu yerde saklar. Radar ve Lidar pasif değildir çünkü ikisi de atmosferin belirli bir bölümünü aydınlatmak için EM radyasyonu kullanır. Hava durumu uyduları ve daha genel amaçlı Dünya gözlemci uyduları, çeşitli irtifalarda dünyayı çevreleyen, orman yangınlarından El Nino'ya kadar çok çeşitli fenomenleri incelemek için vazgeçilmez bir araç haline geldi .

mekansal ölçekler

Atmosferin incelenmesi, hem zaman hem de mekansal ölçeklere bağlı olarak farklı alanlara ayrılabilir. Bu ölçeğin bir ucunda klimatoloji vardır. Saatlerden günlere kadar olan zaman dilimlerinde meteoroloji mikro, mezo ve sinoptik ölçekli meteorolojiye ayrılır. Sırasıyla, bu üç ölçeğin her birinin coğrafi boyutu, uygun zaman ölçeği ile doğrudan ilişkilidir.

Diğer alt sınıflandırmalar, bu alt sınıflardaki benzersiz, yerel veya geniş etkileri tanımlamak için kullanılır.

Atmosferik Hareket Sistemlerinin Tipik Ölçekleri
Hareket türü Yatay ölçek (metre)
Moleküler ortalama serbest yol 10 −7
Dakika çalkantılı girdaplar 10 -2 – 10 -1
Küçük girdaplar 10 -1 – 1
toz şeytanları 1-10
rüzgarlar 10 – 10 2
hortumlar 10 2
Fırtına bulutu 10 3
Cepheler, fırtına hatları 10 4 – 10 5
kasırgalar 10 5
Sinoptik Siklonlar 10 6
gezegen dalgaları 10 7
atmosferik gelgitler 10 7
Ortalama bölgesel rüzgar 10 7

mikro ölçekli

Mikro ölçekli meteoroloji, yaklaşık 1 kilometre (0.62 mil) veya daha az bir ölçekte atmosferik olayların incelenmesidir. Binaların ve diğer engellerin (münferit tepeler gibi) neden olduğu bireysel gök gürültülü fırtınalar, bulutlar ve yerel türbülans bu ölçekte modellenmiştir.

orta ölçekli

Mezo ölçekli meteoroloji, 1 km ile 1000 km arasında değişen yatay ölçeklere ve Dünya yüzeyinde başlayan ve atmosferik sınır tabakası, troposfer, tropopoz ve stratosferin alt bölümünü içeren dikey bir ölçeğe sahip atmosferik fenomenlerin incelenmesidir . Orta ölçekli zaman ölçekleri, bir günden daha kısa süreden birkaç haftaya kadar sürer. Genellikle önemli olaylardır Yağışlı , fırtına hatları , cepheler , yağış bantları içinde tropikal ve tropik dışı kasırgalar ve bu dağ dalgaları gibi topografik oluşturulan hava sistemleri deniz ve kara meltemleri .

sinoptik ölçek

NOAA : Sinoptik ölçekli hava analizi.

Sinoptik ölçekli meteoroloji , zaman ve uzayda 1000 km ve 10 5 saniyeye (28 gün) kadar olan ölçeklerde atmosferik değişiklikleri tahmin eder . Sinoptik ölçekte, hareket eden hava kütlelerine (tropiklerin dışında) etki eden Coriolis ivmesi , tahminlerde baskın bir rol oynar. Sinoptik meteoroloji tarafından tipik olarak tanımlanan fenomenler , ekstratropik siklonlar, baroklinik oluklar ve sırtlar, ön bölgeler ve bir dereceye kadar jet akımları gibi olayları içerir . Bunların tümü genellikle belirli bir süre için hava durumu haritalarında verilir . Sinoptik fenomenlerin minimum yatay ölçeği, yüzey gözlem istasyonları arasındaki boşlukla sınırlıdır .

Küresel ölçek

Yıllık ortalama deniz yüzeyi sıcaklıkları.

Küresel ölçekli meteoroloji ısı taşımak ilişkin hava desen çalışmasıdır tropik için kutuplar . Bu ölçekte çok büyük ölçekli salınımlar önemlidir. Bu salınımların tipik olarak Madden-Julian salınımı gibi aylar veya El Nino-Güney Salınımı ve Pasifik on yıllık salınımı gibi yıllar mertebesinde zaman periyotları vardır . Küresel ölçekli meteoroloji, klimatolojinin kapsamına giriyor. İklimin geleneksel tanımı, daha büyük zaman ölçeklerine itilir ve daha uzun zaman ölçeğindeki küresel salınımların anlaşılmasıyla, iklim ve hava rahatsızlıkları üzerindeki etkileri, sinoptik ve orta ölçekli zaman ölçekleri tahminlerine dahil edilebilir.

Sayısal Hava Tahmini, hava-deniz etkileşimi, tropikal meteoroloji, atmosferik tahmin edilebilirlik ve troposferik/stratosferik süreçleri anlamada ana odak noktasıdır. Naval Research Laboratory Monterey, California, adlı küresel atmosferik model geliştirdi Donanma Operasyonel Küresel Atmosferik Tahmin Sistemi (NOGAPS). NOGAPS, Birleşik Devletler Ordusu için Filo Sayısal Meteoroloji ve Oşinografi Merkezi'nde operasyonel olarak yürütülmektedir . Diğer birçok küresel atmosferik model, ulusal meteoroloji ajansları tarafından yürütülmektedir.

Bazı meteorolojik ilkeler

Sınır tabakası meteorolojisi

Sınır tabakası meteorolojisi, atmosferik sınır tabakası (ABL) olarak bilinen, doğrudan Dünya yüzeyinin üzerindeki hava tabakasındaki süreçlerin incelenmesidir . Yüzeyin etkileri - ısıtma, soğutma ve sürtünme  - hava tabakası içinde türbülanslı karışıma neden olur . Bir günden daha kısa zaman ölçeklerinde ısı , madde veya momentumun önemli hareketine türbülanslı hareketler neden olur. Sınır tabakası meteorolojisi, meteoroloji çalışması için okyanus, göl, kentsel arazi ve şehir dışı arazi dahil olmak üzere her türlü yüzey-atmosfer sınırının çalışmasını içerir.

dinamik meteoroloji

Dinamik meteoroloji genellikle atmosferin akışkan dinamiğine odaklanır . Hava parseli fikri , atmosferin ayrık moleküler ve kimyasal yapısını göz ardı ederken atmosferin en küçük elementini tanımlamak için kullanılır. Bir hava parseli, atmosferin akışkan sürekliliğinde bir nokta olarak tanımlanır. Atmosferi incelemek için akışkanlar dinamiği, termodinamik ve hareketin temel yasaları kullanılır. Atmosferin durumunu karakterize eden fiziksel nicelikler sıcaklık, yoğunluk, basınç vb.'dir. Bu değişkenlerin süreklilik içinde benzersiz değerleri vardır.

Uygulamalar

Hava Durumu tahmini

Kuzey Pasifik, Kuzey Amerika ve Kuzey Atlantik Okyanusu için gelecek beş gün içinde yüzey basınçlarının tahmini

Hava tahmini, gelecekteki bir zamanda ve belirli bir yerde atmosferin durumunu tahmin etmek için bilim ve teknolojinin uygulanmasıdır . İnsanlar binlerce yıldır gayri resmi olarak ve en azından 19. yüzyıldan beri resmi olarak hava durumunu tahmin etmeye çalıştılar. Hava durumu tahminleri , atmosferin mevcut durumu hakkında nicel veriler toplayarak ve atmosferin nasıl gelişeceğini tahmin etmek için atmosferik süreçlerin bilimsel anlayışını kullanarak yapılır.

Bir zamanlar esas olarak barometrik basınç , mevcut hava koşulları ve gökyüzü koşullarındaki değişikliklere dayanan tüm insani bir çaba , şimdi gelecekteki koşulları belirlemek için tahmin modelleri kullanılıyor. Model tanıma becerileri, telebağlantılar , model performansı bilgisi ve model önyargıları bilgisini içeren, tahmini temel alacak olası en iyi tahmin modelini seçmek için hala insan girdisi gereklidir . Kaotik bir atmosfer doğası masif hesaplama gücü, atmosfer açıklamak denklemleri çözmek için başlangıç koşullarını ölçmek katılan hata gereklidir ve atmosferik işlemlerin tam anlaşılır tahminler, mevcut zaman ve fark olarak daha az doğru olmak anlamına tahminin yapıldığı süre ( tahmin aralığı ) artar. Toplulukların ve model uzlaşmasının kullanılması, hatayı daraltmaya ve en olası sonucu seçmeye yardımcı olur.

Hava durumu tahminlerinin çeşitli son kullanımları vardır. Hava durumu uyarıları, can ve malları korumak için kullanıldığı için önemli tahminlerdir. Sıcaklık ve yağışa dayalı tahminler , tarım ve dolayısıyla borsalardaki emtia tüccarları için önemlidir. Sıcaklık tahminleri, kamu hizmeti şirketleri tarafından önümüzdeki günlerdeki talebi tahmin etmek için kullanılır. İnsanlar günlük olarak ne giyeceklerini belirlemek için hava durumu tahminlerini kullanırlar. Açık hava etkinlikleri şiddetli yağmur, kar ve rüzgar soğuğu nedeniyle ciddi şekilde kısıtlandığından, bu olaylar etrafında etkinlikler planlamak ve önceden plan yapmak ve bunlardan kurtulmak için tahminler kullanılabilir.

havacılık meteorolojisi

Havacılık meteorolojisi, havanın hava trafik yönetimi üzerindeki etkisiyle ilgilenir . Havacılık Bilgi Kılavuzunda belirtildiği gibi, hava ekiplerinin hava durumunun uçuş planları ve uçakları üzerindeki etkilerini anlamaları önemlidir :

Buzun uçak üzerindeki etkileri kümülatiftir - itme azalır, sürükleme artar, kaldırma azalır ve ağırlık artar. Sonuçlar, stall hızında bir artış ve uçak performansının bozulmasıdır. Aşırı durumlarda, 5 dakikadan daha kısa bir sürede kanat profilinin ön kenarında 2 ila 3 inç buz oluşabilir. Bazı uçakların kaldırma gücünü yüzde 50 oranında azaltmak ve sürtünme direncini eşit oranda artırmak için yalnızca 1/2 inç buz gerekir.

Tarımsal meteoroloji

Meteorologlar, toprak bilimciler , tarımsal hidrologlar ve agronomistler , hava ve iklimin bitki dağılımı, mahsul verimi , su kullanım verimliliği, bitki ve hayvan gelişiminin fenolojisi ve yönetilen ve doğal ekosistemlerin enerji dengesi üzerindeki etkilerini incelemekle ilgilenen kişilerdir . Tersine, bitki örtüsünün iklim ve hava üzerindeki rolüyle ilgilenirler.

hidrometeoroloji

Hidrometeoroloji , hidrolojik döngü , su bütçesi ve fırtınaların yağış istatistikleri ile ilgilenen meteoroloji dalıdır . Bir hidrometeorolog, biriken (niceliksel) yağış, şiddetli yağmur, şiddetli kar tahminlerini hazırlar ve yayınlar ve ani sel potansiyeli olan alanları vurgular. Tipik olarak, gerekli olan bilgi aralığı klimatoloji, orta ölçekli ve sinoptik meteoroloji ve diğer yer bilimleri ile örtüşür.

Dalın çok disiplinli doğası, ilgili disiplinlerin her birinden gelen araçlar ve çözümler biraz farklı davranabileceğinden, farklı donanım ve yazılım platformları için optimize edilebileceğinden ve farklı veri formatları kullanabileceğinden, teknik zorluklarla sonuçlanabilir. Bu sorunu çözmeye çalışan DRIHM projesi gibi bazı girişimler var.

nükleer meteoroloji

Nükleer meteoroloji, radyoaktif aerosollerin ve gazların atmosferdeki dağılımını araştırır .

Deniz meteorolojisi

Deniz meteorolojisi, denizde faaliyet gösteren gemiler için hava ve dalga tahminleriyle ilgilenir. Gibi kuruluşlar Okyanus Tahmin Merkezi , Honolulu Ulusal Hava Servisi , Birleşik Krallık ofisini tahmin Met Ofisi ve JMA dünya okyanuslarının için açık deniz tahminleri hazırlarlar.

askeri meteoroloji

Askeri meteoroloji, meteorolojinin askeri amaçlarla araştırılması ve uygulanmasıdır . Amerika Birleşik Devletleri'nde, Amerika Birleşik Devletleri Deniz Kuvvetleri 'nin Komutanı Deniz Kuvvetleri Meteoroloji ve Oşinografi Dairesi Komutanlığı Deniz Kuvvetleri ve için meteorolojik çabalarını denetleyen Deniz Kuvvetleri'ne ise Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri s' Hava Kuvvetleri Hava Kurumu Hava Kuvvetleri ve sorumludur Ordusu .

Çevre meteorolojisi

Çevre meteorolojisi, esas olarak sıcaklık, nem, rüzgar ve çeşitli hava koşulları gibi meteorolojik parametrelere dayalı olarak endüstriyel kirlilik dağılımını fiziksel ve kimyasal olarak analiz eder.

Yenilenebilir enerji

Yenilenebilir enerjideki meteoroloji uygulamaları, temel araştırma, "keşif" ve rüzgar ve güneş enerjisi için rüzgar enerjisi ve güneş radyasyonunun potansiyel haritalanmasını içerir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Sözlükler ve ansiklopediler

Dış bağlantılar

Lütfen hava durumu tahmin siteleri için hava tahminine bakın .