Dodaj do listy

Jak prognozujemy pogodę?

Celem prognozy pogody jest określenie jaki będzie stan pogody w danym miejscu lub na danym obszarze za określony czas np. dwie doby. Im dłuższy czas prognozowania tym większe problemy z tym związane i mniej precyzyjne są to informacje. Na sprawdzalność zapowiedzi mają wpływ warunki meteorologiczne w jakich się ta pogoda Pogoda ogół zjawisk i stanów zachodzących w troposferze (przyziemnej warstwie atmosfery) w danej chwili na określonym terenie. Wyrazem pogody są jej elementy, ściśle od siebie uzależnione: temperatura... Czytaj dalej Słownik geograficzny kształtuje. Obecność nad danym obszarem dużego i stabilnego wyżu gwarantuję wysoką sprawdzalność prognozy nawet do kilku dni. W innym przypadku np. szybko rozwijającego się i przemieszczającego niżu sprawa wygląda znacznie bardziej skomplikowanie. Bezsprzecznie można stwierdzić, że przepowiadanie pogody uległo ogromnemu postępowi w ostatnich dziesiątkach lat. Pomimo rozwojowi tej dziedziny nauki wciąż pozostają problemy z określaniem miejsc wystąpienia lokalnych opadów lub burz. Im mniejsza skala zjawiska meteorologicznego tym więcej zmiennych przy wyznaczaniu prognozy. Nawet poprawne oznaczenie miejsca ich wystąpienia nie daje pewności co do wielkości opadu czy czasu trwania. Opadu związane z frontami atmosferycznymi dają się dużo lepiej przewidywać.

Jeszcze sto lat temu proces przewidywania wyglądał zupełnie inaczej. Większość czynności synoptyk wykonywał ręcznie. Od zebrania informacji o aktualnym stanie atmosfery, przez naniesienie ich na mapę i ocenę. Po tym dokonywał ich analizy i korzystając z wiedzy o mechanizmach tworzenia zjawisk meteo oraz własnej intuicji, doświadczenia sporządzał prognozę. Nawet osoby zajmujące się tym zawodowo twierdzą, że na podstawie dwóch identycznych map, dwie osoby sporządzą różniące się między sobą prognozy. To właśnie tu przejawia się aspekt doświadczenia i intuicji synoptyków, co powoduję, że prognoza ma w pewnym zakresie charakter subiektywny.

Dzisiaj synoptyk posiada szereg urządzeń wspomagających go w pracy. Wiedza na temat procesów w atmosferze posłużyła do skonstruowania modeli hydrodynamicznych atmosfery. Bezcenna okazała się pomoc komputerów o dużej mocy obliczeniowej mogących analizować tak skomplikowane modele dynamiczne. To ona opracowują numeryczne prognozy pogody. Powstaje ona jako wynik obliczeń, w których stan atmosfery opisują skomplikowane równania. Gwarantują one obiektywność i takimi też są nazywane a wynik tych równań jest wielokrotnie powtarzalny. Pomimo zastosowanie wyjątkowo skomplikowanych działań do opisania atmosfery (różne odmiany równań różniczkowych) ich dokładne obliczenie nie jest możliwe i podaję się przybliżenia wyników w postaci numerycznej.

Konstrukcja tych modeli opiera się na podziale przestrzeni na pola podstawowe - pola meteorologiczne. Opisane one są przez określoną liczbę punktów dla których podawane są wartości składników pogody. Model oblicza dane w węzłach siatki. Liczba węzłów na jednostkę powierzchni daje nam rozdzielczość poziomą modelu. Zagęszczenie węzłów zwiększa czułość modelu poprzez wprowadzenie większej ilości zmiennych. Jednak model nie uwzględnia tylko wartości z przypowierzchniowej warstwy atmosfery. Warstwa graniczna (średnio przyjmuje się 1 kilometr) w troposferze silnie oddziaływuje z powierzchnią gruntu i to bardzo wpływa na zjawiska pogodowe w tej strefie. Aby model wiernie opisywał procesy w atmosferze dokonuje się obliczeń w wyższych poziomów. To ile jest tych poziomów wpływa na rozdzielczość pionową modelu. Ograniczone zdolności modeli sprawiają, że ich rozdzielczość powoduje nie obejmowanie niektórych zjawisk o lokalnym charakterze (o zasięgu kilku kilometrów) ale mające wpływa na ogólne zmiany i stan atmosfery. Nie uwzględnienie tego w działaniu modelu doprowadziłoby do spadku sprawdzalności prognozy ponieważ opuszczano by jedną ze zmiennych. Taki przykładem jest konwekcja, która odgrywa dużą rolę w pionowej wymianie ciepła i wilgoci. Dokonuję się więc parametryzacji czyli sztucznego, ręcznego wprowadzeni ich wpływu na procesy o większej skali.

Numeryczne modele prognozowania pogody mogą mieć różną skalę: od globalnej, przez regionalną (np. dla Europy) po mezoskalę (np. dla Polski czy Europy Środkowej). Pomimo różnej ich rozdzielczości poziomej i pionowej wszędzie dąży się do maksymalnej dokładności. Zwiększanie ilości węzłów siatki to dodatkowe punkty, w których przeprowadza się obliczenia. Ograniczeniem pozostają możliwości komputerów. Przyszłościowym rozwiązaniem byłby model obejmujący całą kulę ziemską i o dużej rozdzielczości. Cechowałby się ogromną liczbą punktów do przeprowadzenia obliczenia numerycznej prognozy pogody. Na to obecnie nie pozwalają na to możliwości maszyn i ograniczenia czasowe. Wymyślono więc zagnieżdżane modele. Polega on na stopniowaniu rozdzielczości wraz z zmniejszaniem skali przestrzennej modelu. I tak: model globalny ma najmniejszą rozdzielczość. Kolejne zwiększają parametry siatki meteorologicznej. Model o niższym zasięgu jako wartości brzegowe pobiera wartości z model o szczebel wyżej w hierarchii przestrzennej. Jest to rozwiązanie sprawdzające się obecnie na całym świecie.

Urządzenia do zbierania informacji o stanie atmosfery i zjawiskach w niej zachodzących:

Parametry wiatru;

Do określania prędkości i kierunku wiatru służą wiatromierze, anemometry i anemotachometry. Najprostsze w swej konstrukcji oznaczają prędkość za pomocą wychylenia metalowej płytki względem podziałki. Układy czaszowe to nowsze urządzenia. Zamontowane obrotowo 3 lub 4 czasze obracają się i prądnica wytwarza w ten sposób napięcie. Właśnie pomiar tego napięcia pozwala określić prędkość wiatru. Do określania kierunku mogą posłużyć również wychylenia rękawa lub wydłużonej czaszy z materiału. Anemometr Anemometr wiatromierz
Czytaj dalej Słownik geograficzny
mierzy natomiast średnią prędkość wiatr Wiatr postępowy, strumieniowy ruch powietrza w troposferze wywołany różnicą ciśnienia atmosferycznego. Wiatr zawsze wieje od wyżu do niżu. Na poruszające się powietrze ma również wpływ siła Coriolisa. Powoduje... Czytaj dalej Słownik geograficzny na podstawie ilości wykonanych obrotów w określonej jednostce czasu. Przykładem takiego urządzenia jest anemometr Robinsona. Anemotachometry mierzą chwilową prędkość wiatru i działają na zasadzie zbliżonej do prędkościomierzy w pojazdach. Pomiary związane z wiatrem nastręczają pewnych trudności metodycznych. Wiatr jest bardzo zmienny i zmierzona wartość może znacząco różnic się od tej pomierzonej w niewielkiej odległość lub w stosunkowo krótkim czasie. Rodzaj Rodzaj jednostka systematyczna - jedna z kategorii w systemie klasyfikacji roślin i zwierząt, wyższa od gatunku, a niższa od rodziny, np. rodzaj szczur obejmuje gatunki: szczur śniady, szczur wędrowny; rodzaj... Czytaj dalej Słownik biologiczny terenu gdzie dokonywane są pomiary ma tutaj duże znaczenie.

Ciśnienie atmosferyczne;

Najprostszym urządzeniem do pomiaru zmian ciśnienie powietrza jest aneroid. Ta metalowa, szczelna puszka Puszka rodzaj zarodni u mszaków. Występuje na szczycie sporofitu, zwykle pokryta jest wieczkiem i osłonięta czepkiem. Wewnątrz puszki znajduje się tkanka archesporialna. Podziały mejotyczne archespor prowadzą... Czytaj dalej Słownik biologiczny wypełniona rozrzedzonym powietrzem zaopatrzona jest w wskaźnik. Zmiana nacisku słupa powietrza na ścianki puszki powodują wychylenie wskazówki aneroidu względem podziałki kiedy to następuje odczyt.

Taki barometr Barometr przyrząd służący do pomiaru ciśnienia atmosferycznego. Najczęściej spotyka się barometry rtęciowe. Barometr posiadający urządzenie samopiszące nazywany jest barografem.
Czytaj dalej Słownik geograficzny
może zawierać walec z papierem do rejestracji ciągłej zmian ciśnienia. Mówimy wówczas o barografie (aneroidzie samopiszącym), zapis nosi nazwę barogramu. Stosowane są również barometry rtęciowe gdzie napór powietrza wtłacza rtęć do rurki z próżnią w środku. Trwa to aż do stanu równowagi pomiędzy słupkiem rtęci a ciśnieniem powietrza. Poziom cieczy wskazuję na podziałce wartość ciśnienia atmosferycznego. Nie ma w tym urządzeniu możliwości rejestracji zmian.

Opad deszczu;

Do specjalnego metalowego walca o przekroju 200 cm2 zbiera się opad w danej jednostce pomiarowej. Po jego przelaniu do menzurki dowiadujemy się o jego objętości. To proste urządzenie nazywa się deszczomierzem lub pluwiometrem. Jego odmiana rejestrująca ilości opadów nosi nazwę pluwiografu. W miejscach trudno dostępnych lub gdy nie mamy możliwości częstego sprawdzania zapisów umieszcza się totalizator. Po przekroczeniu pewnej ilości opadu następuje rejestracja tego momentu i urządzenie opróżnia się. Następuje zbieranie kolejnej dawki opadu. Okres może wynosić miesiąc lub nawet dłużej.

Wilgotność;

Opartym na zastosowaniu włosa jako materiału reagującego na zmiany wilgotności względnej powietrza jest higrometr Higrometr przyrząd służący do pomiaru wilgotności względnej powietrza, najczęściej wykorzystujący właściwości wydłużania się ludzkiego włosa w wyniku reakcji na zwiększoną wilgotność (higrometr włosowy).
...
Czytaj dalej Słownik geograficzny
(z opcją zapisywania nazywany higrografem).

Bardziej skomplikowane urządzenie ale mierzące wilgotność na podstawie odczytów z dwóch termometrów - suchego i wilgotnego nazywa się psychrometrem. Wilgotny ma kontakt z batystem czyli białą bawełnianą szmatką której jeden koniec jest zanurzony w wodzie. Termometr ten pokazuje temperaturę niższą o ciepło potrzebne na odparowanie wody. Wprowadzono również stały przepływ wiatru (psychrometr Assmanna) co sprawia, że pomiary są dokładne i jednorodne.

Ewaporometr mierzy natomiast szybkość parowania wody z określonej powierzchni w danych warunkach atmosferycznych. Lizymetr z kolei określa zdolności parowania i transpiracji wody przez rośliny i wierzchnią warstwę gleby. Na tym urządzeniu, przypominającym wagę, znajduje się cały fragment gleby z roślinnością.

Temperatura powietrza;

W meteorologii używa się kilka rodzajów termometrów w zależności od zadań jakie mają spełniać. W klatce meteorologicznej na wysokości 2 metrów nad powierzchnią gruntu mamy termometry do mierzenie temperatury powietrza. Klasyczne termometry rtęciowe mierzą aktualną temperaturę powietrza (w liczbie dwóch) oraz maksymalną. Termometr maksymalny ma specjalnie zwężoną rurkę (kapilarę) gdzie po osiągnięciu najwyższej temperatury rtęć kurcząc się nie jest w stanie powrócić do zbiorniczka skąd została przepchnięta przez kapilarę przez ciśnienie wywołane jej rozszerzalnością. Do pomiaru temperatury minimalnej służy termometr alkoholowy lub toulenowy gdzie w rurce przesuwa się pręcik. Termometr ten umieszczony prawie poziomo działa na zasadzie przepchnięcia pręcika przez menisk cieczy skąd nie jest w stanie powrócić. Za każdym razem po odczycie termometry maksymalny i minimalny należy ustawić do położenia wyjściowego. Pokazują one minimum i maksimum pomiędzy każdorazowymi obserwacjami więc może to być godzina lub jeden miesiąc.

Czasami dla uzyskania szybkich danych z pionowego przekroju atmosfery stosuje się sondę meteo w postaci balonu. Nadaje się on doskonale do badania wyższych części atmosfery i dwa razy dziennie jest wypuszczany w wielu miejscach na ziemi. Pod jego gondolą zamontowane są wszystkie podstawowe urządzenia pomiarowe a dane z niego przekazywane są do stacji naziemnych drogą radiową. Tam są przetwarzane i uwzględniane w prognozowaniu pogody.

Radar meteorologiczny;

Jest to stosunkowo nowe urządzenie w dziedzinie prognostyki pogody. Wykorzystuje się fale radiowe do odnajdywania chmur deszczowych. Potrafi on również lokalizować miejsca wystąpienia opadów, burz czy innych zjawisk. Najczęściej są to radary dopplerowskie. W Polsce tworzą one system SMOK.

Ostatnie 40 lat to wdrażanie do meteorologii najnowszych zdobyczy techniki w postaci satelitów. Przekazują one globalny obraz Obraz W najogólniejszym znaczeniu: świat przedstawiony w utworze literackim jako odzwierciedlenie jakiejś rzeczywistości zewnętrznej, np. obraz XIX-wiecznej Warszawy w Lalce B. Prusa. Takie pojmowanie kategorii... Czytaj dalej Słownik terminów literackich stanu atmosfery oraz jej wycinki nad dowolnym obszarem Ziemi. Szybko ujawniają istniejące jak i tworzące się zagrożenia i pozwalają ostrzegać o zbliżających się niebezpieczeństwach takich jak huragany tropikalne.