Понятие погоды и ее прогнозирование

Определение погоды

Циркуляция атмосферы и погода неразрывно связаны, так как изменения в одном процессе неизбежно влияют на другой.

 Ключевыми элементами и явлениями погоды являются:

Ключевые элементы:

• температура воздуха;
• влажность воздуха;
• атмосферное давление.

Явления:

• ветер;
• образование облаков;
• осадки;
• экстремальные природные явления, такие как ураганы, засухи, ливни и грозы.

Погода формируется не только отдельными элементами и явлениями, но и их сочетанием. Одни и те же температура воздуха и влажность при различных ветрах и осадках создают совершенно разную картину погоды.

Ключевые причины изменений погоды:

• суточные и годовые изменения количества тепла;
• движение воздушных масс;
• формирование атмосферных фронтов;
• циклоны и антициклоны.

В экваториальных широтах изменения погоды заметны в течение суток: утром ясная погода сменяется ливневыми дождями после полудня, а ночью вновь становится тихо и ясно. В умеренных широтах суточные изменения погоды обусловлены перемещением атмосферных фронтов и вихрей. В антициклонах преобладают ясные и спокойные условия, тогда как в циклонах наблюдается пасмурная, дождливая и ветреная погода.

Погода также зависит от скорости движения атмосферных вихрей, которые за сутки могут проходить расстояние от 500 до 1500 км. Например, за пару дней погода из Скандинавии может дойти до Урала.

Для отображения погодных условий используются специальные карты с условными обозначениями. Основные карты фиксируют общую картину погодных условий, включая осадки, температуру и направление ветра. Дополнительные карты могут давать сведения об отдельных параметрах за конкретный период времени.

Краткосрочный прогноз погоды

Изобретение термометра и барометра стало началом систематических наблюдений за погодой в разных частях Европы. Первые карты погоды были составлены более ста лет назад, а благодаря телеграфу появилась возможность их оперативного создания. До 1930-х годов ХХ века исследования атмосферных процессов основывались на данных наземных метеорологических станций. Шары-зонды частично восполняли пробел в изучении атмосферных явлений на высоте.

Значительный прорыв в методах исследования произошел с изобретением радиозонда в 1930 году, что позволило создавать прогнозы погоды на 1–3 дня вперёд. Оправдываемость прогнозов с конца 1930-х до середины 1950-х годов увеличилась на 18–19%.

Во второй половине 1950-х годов точность прогнозов возросла еще на 6–7% благодаря внедрению численных методов анализа атмосферных процессов, таких как поля давления, температуры, влажности, ветра и вертикальные движения. Краткосрочные прогнозы погоды базируются на многоплановых исследованиях, учитывающих не только процессы в прогнозируемой зоне, но и за её пределами.

Для прогнозов специалисты анализируют наземные и высотные карты погоды за определённые периоды. Сравнение этих данных позволяет понять динамику атмосферных фронтов, как они рождаются и исчезают, а также формирование циклонов и антициклонов. Это помогает точнее предсказать погоду, включая направления ветров в тропосфере и стратосфере.

Прогнозирование таких явлений, как ливни и грозы, осуществляется на основе аэрологических наблюдений. Для этого составляют специальные аэрологические диаграммы, где отображаются данные о направлении и скорости ветра, а также о струйных течениях и зонах возможного обледенения. Эта информация важна, например, для обеспечения безопасности авиаперелётов. Каждый прогноз опирается на полные данные наземных и высотных наблюдений, поскольку даже минимальное упущение может сделать прогноз недостоверным.

В случае незначительных изменений метеорологических условий прогнозы достаточно точны и легко поддаются оправданию. Однако сложности возникают, когда изменяются поля давления, температуры или основные воздушные течения. Такие изменения приводят к разрушению существующих атмосферных фронтов и вихрей, а также образованию новых.

Составление прогноза погоды — это сложный процесс, учитывающий множество взаимодействующих факторов. Современные технологии и математические методы значительно упрощают эту задачу, позволяя делать прогнозы с высокой степенью достоверности. В России за прогнозирование погоды отвечает Гидрометцентр, расположенный в Москве, который успешно применяет численные методы анализа для получения наиболее точных данных.

Долгосрочный прогноз погоды: сложности и методы

Современные достижения в области техники способствуют улучшению методов краткосрочного прогнозирования погоды. Однако составление долгосрочных прогнозов по-прежнему остаётся сложной задачей, над решением которой работают ведущие метеорологи мира. Такие прогнозы играют важную роль в планировании крупных мероприятий, например, в сельском хозяйстве, строительстве и других отраслях.

Долгосрочные прогнозы основываются на синоптических методах, которые анализируют статистические связи между прошлой и будущей атмосферной циркуляцией. Для этого используют подбор карт-аналогов, отражающих схожие атмосферные процессы в предыдущие и текущие периоды. На основе анализа этих карт формируются предположения о дальнейшем развитии погодных условий. Однако часто такие прогнозы противоречат друг другу, что усложняет их применение.

Основой долгосрочного прогнозирования является гипотеза о цикличности процессов в атмосфере. Считается, что крупные преобразования температурных и барических полей происходят с определённой периодичностью. Это позволяет прогнозировать, например, сроки холодных вторжений на конкретных территориях. Однако точность таких предположений часто оставляет желать лучшего.

Для повышения объективности и точности прогнозов современные метеорологи используют вычислительные машины и статистические методы. Они помогают выявить множественные связи между атмосферными процессами, происходящими в разных временных и пространственных масштабах. Такой подход способствует разработке более точных и надёжных долгосрочных прогнозов.

Одной из самых сложных задач метеорологии является разработка методов сезонного прогнозирования погоды. Тем не менее, такие методы уже существуют и постепенно совершенствуются. При создании суточных прогнозов учитываются как крупные, так и мелкие изменения полей давления и температуры. Для более длительных прогнозов важно включать в расчёты процессы крупного масштаба, которые охватывают обширные регионы, такие как всё Северное полушарие.

Сезонные прогнозы, как и долгосрочные, тесно связаны с исследованием закономерностей общей циркуляции атмосферы. Успехи в изучении этих процессов открывают возможности для улучшения существующих методов прогнозирования, делая их более точными и надёжными.