Основні поняття та визначення.

ЕЛЕМЕНТИ ДОРОЖНЬОЇ КЛІМАТОЛОГІЇ

МЕТЕОРОЛОГІЯ (від метеоро... и...логія) - наука про атмосферу, її будівлю, властивості і протікаючих у ній физичних процесах, що створюють на Землі погоду та клімат. Найважливішими задачами метеорології є:

1) Вивчення обороту тепла в атмосфері і наземній поверхні. Складові частини цього складного процесу: поглинання, розсіювання і відбиток сонячного випромінювання, обмін власним інфрачервоним випромінюванням між атмосферою і земною поверхнею, теплообмін між земною поверхнею й атмосферою шляхом теплопровідності, передача тепла усередині атмосфери за допомогою турбулентності, передача тепла від земної поверхні в атмосферу при випарі води і при наступній конденсації водяного пари в атмосфері.

2) Вивчення тієї частини вологообороту на Землі, що відбувається в атмосфері: випар води з земної поверхні, перенесення водяного пари в атмосфері, його конденсація у виді хмар і туманів і ін., випадання осадків.

3) Вивчення атмосферних рухів: загальних законів прямування атм. повітря, системи загальної циркуляції атмосфери над усією земною протокою, різного роду місцевих циркуляції і місцевих впливів на повітряні плини.

4) Вивчення клімату, тобто багаторічного режиму погоди, утворюваного перерахованими атмосферними процесами; це власне задача кліматології.

5) Вивчення електричного поля атмосфери і пов'язаних із ним явищ - гроз, полярних сяйв і ін.

6) Вивчення оптичних і акустичних явищ в атмосфері.

Основним методом одержання фактичного матеріалу в М. є спостереження, які проведені обсерваторіями і величезною мережею метеорологічних станцій, що покривають усю земну кулю. Спостереження, що ставляться до верхньої частини атмосфери (за допомогою проток-пілотів, радіозондів, ракет і ін.), називаються аерологічними. У метеорологічних спостереженнях застосовується і радіолокація. Дуже важлива система одночасних (синоптичних) спостережень, що дозволяє складати синоптичні карти погоди для пророкування (прогнозу) погоди. Для з'ясовування закономірностей в атм. процесах найважливішу роль у М. грає статистичний аналіз спостережень. Зростає також і значення фізико-математичного аналізу.

М. виникнула в 17 ст., коли з'явилися важливі метеорологічні прилади - термометр (Г. Галилей) і барометр (запропонований Э. Торрічеллі). В 2-й половині 18 ст. М. оформилася в самостійну науку. Виходить, роль у цьому зіграли ідеї і дослідження М. Ломоносова в Росії, В. Франклина в Америці, А. Гумбольдта і Г. Дове в Німеччині і багатьох інших. У середині 19 в. були засновані перші центральні метеорологічні інститути, у т.ч. Головна фізична (нині геофізична) обсерваторія в Петербурзі (1849), яка багато років працюала під керівництвом Г. И. Вилъда. З'явився синоптичний метод дослідження [У. Леверье (Франція), Р. Фицрой (Англія)] і виникнули перші служби погоди. В 2-й половині 19 ст. А. П. Воейков у Росії, Ю. Гани (Ханн) в Австрії, В. Кеппен у Німеччині створили кліматологію; тоді ж Феррель у США і ряд ін. вчених заклали основу динаміч. М.- фізико-математичної теорії атмосферних прямувань і перетворень енергії в атмосфері. Наприкінці 19 ст. почалися систематичні аерологічні спостереження, виникнула актинометрія - навчання про радіацію в атмосфері (Ленгли в США і К. Ангстрем у Швеції); одержало подальший розвиток навчання про електричне поле атмосфери (Ю. Эльстер і Г. Гейтель у Німеччині). У 20 ст. розвиток динамічної і синоптичної М. у працях М. Маргулеса і Г. Фиккера в Австрії, В. Бьеркнеса і його школи в Норвегії й ін. країнах, А. А. Фридмана в СРСР і мн. др. збагатили уявлення про механізм атм. циркуляції. Цьому сприяло збільшення аерологічних спостережень, особливо після винаходу радіозонда Г. А. Молчановым (СРСР). Великий внесок у М. внесло відкриття атм. фронтів у 20-х р. 20 в. п струминних плинів у верхній частині атмосфери в 40-х рр. У зв'язку з розвитком радіозв'язку сильно зросли знання про стратосферу й іоносферу. Важливі відкриття зроблені у вивченні конденсації водяного пару у атмосфері та випадання опадів, поставлена проблема штучного осадження хмар.

МЕТЕОРОЛОГІЧНА СТАНЦІЯ - установа, що веде регулярні метеорологічні спостереження, потрібні для служби погоди, для вивчення клімату й ін. Метеорологічні станції мають метеорологічну площадку, де розташовані їх установки і прилади, і помешкання для роботи співробітників, збереження барометра, переносних приладів і ін. На М. с. ведуться постійні спостереження над температурою, тиском і вологістю повітря, вітром, осадками, хмарністю, видимістю і т.д. Спостереження проводяться у певні, установлені для країни терміни. За результатами спостережень складаються місячні таблиці, що пересилаються в центр, метеорологічні інститути; по таблицях складаються кліматичне описи й ін. Багато хто М. с., що входять у т.зв. синоптичну мережу, відправляють у ті ж заснування декілька разів у добу телеграми про погоду.

МЕТЕОРОЛОГІЧНІ ПРИЛАДИ - прилади для виміру метеорологічних елементів, тобто характеристик стана атмосфери, напр. температури, тиску, вологості й ін. До М. п. відносяться: барометри, термометри, гігрометри, анемометры, дощоміри, плювіографи, випарники, флюгери, нефоскопы, прилади, призначені для визначення розміру прямої і розсіяної сонячної радіації (актинометри, гелиографи, пиранометри, пиргелиометри), теплового випромінювання грунту (пиргеометры) і ін. М. п. для вимірів у вільній атмосфері носять назв. аерологічних приладів.

МЕТЕОРОЛОГІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ - загальна назва для ряду характеристик станів повітря і деяких атмосферних процесів. Найголовнішими з них є: температура, тиск і вологість повітря, швидкість і напрямок вітру, хмарність, осадки, видимість (прозорість атмосфери), а також випар із поверхні грунту і води, сонячна радіація, теплове випромінювання Землі й атмосфери. До М. е. ставляться також різноманітні явища погоди: грози, заметілі і т.п. По стані метеорологічних елементів можна судити про процеси, що відбуваються в атмосфері. Тому зведення про неї знаходять широке застосування при упорядкуванні прогнозів погоди, в описі клімату й ін. науково-дослідних роботах.

КЛІМАТОЛОГІЯ (від клімат і ...логия) - наука про клімат, його формуванні і географічному розподілі. Користуючи висновками метеорології, К. розглядає безупинне проходження через дане місце мас повітря, що заміняються постійно, вивчає климатообразующие процеси і явища в конкретних географічних умовах. Основним методом К. є метод географічного порівняння, для користування який К. необхідних порівнянні дані спостережень. Ці дані К. одержує, базуючись на однотипному вихідному матеріалі (одночасні ряди спостережень на подібно розташованих станціях). При узагальненні матеріалів спостережень широко застосовуються статистичні методи опрацювання. Основним методом кліматологічного опрацювання спостережень є метод середніх розмірів. Відповідно до цього методу, клімат тієї або іншій місцевості характеризується річним ходом (від місяця до місяця) Середніх і крайніх значень атмосферного тиску, температури і вологості повітря, осадків, повторювальністю різноманітних напрямків вітру, хмарності і різноманітних явищ погоди (сніги, дощу, туманів, гроз і ін.). За матеріалами спостережень метеорологічних станцій обчислюються середні багаторічні розміри і їхня повторювальність по місяцях для зазначених елементів. Дані, систематизовані за допомогою цього методу, завдаються на карти і служать для кліматологічних узагальнень. Пояснення закономірностей клімату, крім статистичних висновків, грунтується на даних синоптичній метеорології. Притягнення синоптичних даних для пояснення фізичних закономірностей клімату складає утримання т.зв. динамічного методу в К. У 20-х р. 20 ст. рад. кліматолог Е. Е. Федоров розробив метод вивчення К. за допомогою комплексів величин метеорологічних елементів, що одночасно спостерігаються, тобто погоди в цілому (комплексна К.).

Основні поділи К.:

1) Навчання про климатоутворення, у якому з'ясовується роль метеорологічних процесів і географічних умов у формуванні К., провадиться класифікація кліматів.

2) Навчання про К. приземного прошарку повітря і мікрокліматі.

3) Навчання про К. вільної атмосфери.

4) Опис кліматів Земли - кліматографія.

5) Спеціальні галузі К. (медична, сільськогосподарська, дорожня й ін.) - дослідження впливу К. на людину й об'єкти його господарської діяльності.

6) Палеоклиматология - навчання про клімати Землі в минулі геологічні епохи.

К. початки розвиватися тільки з 1-й половині 19 в. У 1817 нем. натураліст А. Гумбольдт склав перші карти річних изотерм і досліджував кліматичні зональності в гірських країнах, співставивши їх із широтними. Нім. метеоролог Г. Дове висловив гіпотезу про боротьбу повітряних потоків і про вплив цієї боротьби на клімат, зібрав великі кліматологічні матеріали і склав перші карти місячних изотерм (1848). Перші систематичні дослідження й опису кліматів, включаючи методику опрацювання спостережень, дали в Росії - М. Ф. Спасский («ПРО клімат Москви», 1847) і К. С. Веселовский («ПРО клімат Росії», 1857), за рубежем - Л. А. Кетле («ПРО клімат Бельгії», 2 тт., 1849-57) і Л. Блоджет («Кліматологія США», 1857). У 1849 у Росії був створений перший у світі науковий кліматологічний центр - Головна фізична обсерваторія. В 2-й половині 19 ст. і на початку 20 ст. з'явилися найважливіші кліматологічні роботи в Росії, у західноєвропейських країнах і в США: були розроблені численні класифікації кліматів земної протоки, побудовані на різноманітних принципах. Рад. К. збагатила науку значними теоретичними роботами. До їхнього числа ставляться дослідження Е. С. Рубинштейн і О. А. Дроздова по методах опрацювання кліматологічних матеріалів, Л. С. Берга, Б. П. Алисова й інших по класифікації кліматів земної протоки, В. В. Шулейкина про мусони, Е. Н. Блиновой по гидродинамические теорії клімату, М. И. Будыко по радіаційному і тепловому балансі. Головна геофізична обсерваторія склала серію кліматичних карт СРСР і земної протоки. Дуже важливими як із теоретичної, так і з практичної точки зору є експедиційні мікрокліматичні роботи, що ведуться в окремих районах країни.

Практичне застосування К. у СРСР широко і різноманітно. Винятково важливе значення має К. у сільському господарстві при розробці заходів щодо підвищення врожайності, при розміщенні сільськогосподарських культур і просуванні їх у нові райони (агроклиматическое районування), при сільськогосподарському освоєнні нових земель і ін.

КЛІМАТ [від греч. нахил (древні греки зв'язували кліматичні розходження безпосередньо з нахилом сонячних променів до земної поверхні)] - багаторічний режим погоди, характерний для даної місцевості. Під режимом погоди розуміється сукупність і послідовність станів погоди. К. обумовлюється, насамперед, поруч так називаних процесів, що кліматоутворюють

1) приходом і витратою сонячного тепла;

2) циркуляцією атмосфери, тобто системою повітряних плинів, що переносять тепло і вологу;

3) обміном тепла і вологи в атмосфері по вертикалі.

З цих процесів основний є прихід і витрата сонячної енергії. Тому що розподіл приходу і витрати сонячної енергії на земній поверхні зонально, та й у розподілі кліматів на Землі виявляється та ж закономірність (див. Зони географічні). Характер перерахованих процесів у будь-якому місці залежить від географічних особливостей цього месця географічної широти, висоти над рівнем моря, різноманітних форм рельєфу, а також властивостей т.зв. підстильної поверхні, під якою розуміється поверхня суші і моря в усіх її різновидах (грунт, растит. покров, водяна поверхня, сніжний покров, крижаний покров і т.д.). Неоднорідність будівлі підстильної поверхні веде до розходжень К., що можуть бути значними навіть між пунктами, близько розташовані один від іншого. Такі місцеві особливості К., обумовлені неоднорідністю будівлі підстильної поверхні, називається мікрокліматом, на відміну від макроклімату - особливостей К., загальних для значних просторів земної поверхні. Внаслідок великої розмаїтості географічних умов, що впливають на К. у різноманітних місцях земної кулі, кількість конкретних кліматів нескінченно багато. Знаходячись у залежності від географічних особливостей місцевості, К., у свою чергу, впливає на всі елементи місцевої природи, приходячи одним із компонентів географічної оболонки. Наукові зведення про К. даного місця утворюються на основі аналізу результатів спостережень на метеорологічних станціях.

Вся розмаїтість кліматів, що спостерігаються на земній поверхні, може бути зведена до порівняно невеличкого числа основних типів. Поняття про типи К. першим ввів нім. кліматолог В. Кеппен, що дав класифікацію кліматів за температурою, опадами і їхнього річного ходу. У закордонних країнах ця класифікація є найбільше розповсюдженою. У СРСР дуже повно розроблену класифікацію К. по ландшафтних ознаках дав радянський вчений Л. С. Берг (1927), що виділив на низинах суші 12 типів К.: вічного морозу, тундри, тайги, широколистих лісів помірного пояса, мусонів помірних широт, степів, позатропічних пустинь, средіземноморський, субтропічних лісів, тропічних пустинь, тропічного лісостепу (саван), вологих тропич. лісів. З 50-х р. 20 в. у СРСР найбільше поширена генетич. класифікація рад. кліматолога Б. П. Алісова. З огляду на дію радіації й атмосферної циркуляції на різноманітних широтах, Алісов виділяє в кожній півкулі 4 осн. широтних пояси: екваторіальний, тропич., помірний і арктич. (антарктичний - у Юж. півкулі). Межа цих поясів змінюються від зими до літа, у зв'язку з чим виділяються ще 3 перехідних пояси: субэкваториальный, субтропічний, субарктический (субантарктический). Запропоновано також класифікації, засновані на класифікації рік (А. И. Воейков, А. Пенк, М. II. Львович), класифікації, засновані на учхте ступеня зволоження (А. А. Камінський, Н. Н, Іванов), а також на оцінці співвідношення між приходо-расходом радіації і кількістю осадків (М. И. Будико).

Чисельні палеографічні дані свідчать про те, що протягом життя Землі її К. піддавалися істотним змінам. Гл. їхньою причиною рахуються коливання сонячної активності в минулі геологич. епохи, а також зміни прозорості атмосфери, пов'язані зі зміною їх складу. Для історичного часу встановлені періоди коливань у 11 років, 33 року і 45 років, але ніякої поступової зміни К. не виявлена.

Изучением К., його формування і географічного розподілу займається кліматологія.