Météorologie (Français)

La capacité de prédire les pluies et les inondations en fonction des cycles annuels était évidemment utilisée par les humains au moins depuis l’époque de la colonisation agricole, sinon plus tôt. Les premières approches pour prédire le temps étaient basées sur l’astrologie et étaient pratiquées par des prêtres. Les inscriptions cunéiformes sur les tablettes babyloniennes comprenaient des associations entre le tonnerre et la pluie. Les Chaldéens ont différencié les halos de 22° et 46°.

Les anciens Upanishads indiens contiennent des mentions de nuages et de saisons., Le Samaveda mentionne des sacrifices à effectuer lorsque certains phénomènes ont été remarqués. L’œuvre classique de Varāhamihira, Brihatsamhita, écrite vers 500 après JC, fournit des preuves de l’observation météorologique.

En 350 avant JC, Aristote a écrit la météorologie. Aristote est considéré comme le fondateur de la météorologie. L’une des réalisations les plus impressionnantes décrites dans la météorologie est la description de ce que l’on appelle maintenant le cycle hydrologique.,

Le livre De Mundo (composé avant 250 av. J.-C. ou entre 350 et 200 av. j.-c.) notait:

Si le corps clignotant est incendié et se précipite violemment vers la Terre, on l’appelle un coup de foudre; s’il n’est que la moitié du feu, mais violent aussi et massif, on l’appelle un météore; s’il On les appelle tous des « boulons plongeants » parce qu’ils descendent sur la Terre. La foudre est parfois enfumée, et est alors appelée » foudre qui couve »; parfois, il fléchit rapidement, et est alors dit être vif., À d’autres moments, il se déplace en lignes tordues et est appelé foudre fourchue. Quand il tombe sur un objet, il est appelé « foudre en flèche ».

Le scientifique grec Théophraste a compilé un livre sur les prévisions météorologiques, appelé le Livre des Signes. Le travail de Théophraste est resté une influence dominante dans l’étude du temps et dans les prévisions météorologiques pendant près de 2 000 ans. En 25 après JC, Pomponius Mela, géographe de l’Empire romain, a formalisé le système de zones climatiques., Selon Toufic Fahd, vers le 9ème siècle, Al-Dinawari a écrit le Kitab al-Nabat (Livre des Plantes), dans lequel il traite de l’application de la météorologie à l’agriculture pendant la Révolution agricole musulmane. Il décrit le caractère météorologique du ciel, les planètes et les constellations, le soleil et la lune, les phases lunaires indiquant les saisons et la pluie, les anwa (corps célestes de pluie) et les phénomènes atmosphériques tels que les vents, le tonnerre, la foudre, la neige, les inondations, les vallées, les rivières, les lacs.,

Les premières tentatives de prédiction du temps étaient souvent liées à la prophétie et à la divination, et étaient parfois basées sur des idées astrologiques. L’amiral FitzRoy a essayé de séparer les approches scientifiques des approches prophétiques.

Recherche des phénomènes atmosphériques visuelsmodifier

Ptolémée a écrit sur la réfraction atmosphérique de la lumière dans le contexte des observations astronomiques., En 1021, Alhazen a montré que la réfraction atmosphérique est également responsable du crépuscule; il a estimé que le crépuscule commence lorsque le soleil est à 19 degrés sous l’horizon, et a également utilisé une détermination géométrique basée sur cela pour estimer la hauteur maximale possible de l’atmosphère terrestre à 52 000 passim (environ 49 miles, ou 79 km).

St.Albert le Grand a été le premier à proposer que chaque goutte de pluie tombante avait la forme d’une petite sphère, et que cette forme signifiait que l’arc-en-ciel était produit par la lumière interagissant avec chaque goutte de pluie., Roger Bacon a été le premier à calculer la taille angulaire de l’arc-en-ciel. Il a déclaré qu’un sommet arc-en-ciel ne peut pas apparaître plus haut que 42 degrés au-dessus de l’horizon. À la fin du XIIIe siècle et au début du XIVe siècle, Kamāl al-Dīn al-Fārisī et Théodoric de Freiberg ont été les premiers à donner les explications correctes du phénomène primaire de l’arc-en-ciel. Theoderic est allé plus loin et a également expliqué l’arc-en-ciel secondaire. En 1716, Edmund Halley a suggéré que les aurores sont causées par des « effluves magnétiques » se déplaçant le long des lignes de champ magnétique de la Terre.,

Instruments et échelles de classificationmodifier

En 1441, le fils du roi Sejong, le prince Munjong de Corée, a inventé le premier pluviomètre standardisé. Ceux-ci ont été envoyés tout au long de la dynastie Joseon de Corée comme un outil officiel pour évaluer les taxes foncières en fonction de la récolte potentielle d’un agriculteur. En 1450, Leone Battista Alberti a développé un anémomètre à plaque oscillante, et a été connu comme le premier anémomètre., En 1607, Galileo Galilei construit un thermoscope. En 1611, Johannes Kepler a écrit le premier traité scientifique sur les cristaux de neige: « Strena Seu de Nive Sexangula (Un cadeau du Nouvel An de Neige hexagonale). »En 1643, Evangelista Torricelli invente le baromètre à mercure. En 1662, Sir Christopher Wren a inventé le pluviomètre à godet mécanique, auto-vidant et basculant. En 1714, Gabriel Fahrenheit a créé une échelle fiable pour mesurer la température avec un thermomètre de type mercure., En 1742, Anders Celsius, un astronome suédois, a proposé l’échelle de température » centigrade », le prédécesseur de l’échelle Celsius actuelle. En 1783, le premier hygromètre capillaire est démontré par Horace-Bénédict de Saussure. En 1802-1803, Luke Howard a écrit Sur la modification des Nuages, dans lequel il attribue des types de nuages noms latins. En 1806, Francis Beaufort introduit son système de classification des vitesses du vent. Vers la fin du 19ème siècle, les premiers atlas des nuages ont été publiés, y compris l’Atlas international des Nuages, qui est resté imprimé depuis., Le lancement en avril 1960 du premier satellite météorologique réussi, TIROS-1, a marqué le début de l’ère où les informations météorologiques sont devenues disponibles dans le monde entier.

Recherche sur la composition atmosphériquemodifier

En 1648, Blaise Pascal redécouvre que la pression atmosphérique diminue avec la hauteur, et en déduit qu’il y a un vide au-dessus de l’atmosphère. En 1738, Daniel Bernoulli a publié l’Hydrodynamique, initiant la théorie cinétique des gaz et établissant les lois de base de la théorie des gaz., En 1761, Joseph Black a découvert que la glace absorbe la chaleur sans changer sa température lors de la fusion. En 1772, Daniel Rutherford, étudiant de Black, découvrit l’azote, qu’il appela l’air phlogistique, et ensemble ils développèrent la théorie du phlogiston. En 1777, Antoine Lavoisier découvre l’oxygène et développe une explication de la combustion. En 1783, dans l’essai de Lavoisier « Réflexions sur le phlogistique », il désapprouve la théorie du phlogiston et propose une théorie calorique., En 1804, Sir John Leslie a observé qu’une surface noire mate rayonne de la chaleur plus efficacement qu’une surface polie, suggérant l’importance du rayonnement du corps noir. En 1808, John Dalton a défendu la théorie calorique dans Un Nouveau système de chimie et a décrit comment elle se combine avec la matière, en particulier les gaz; il a proposé que la capacité thermique des gaz varie inversement avec le poids atomique., En 1824, Sadi Carnot a analysé l’efficacité des machines à vapeur en utilisant la théorie calorique; il a développé la notion de processus réversible et, en postulant qu’il n’existe pas de telle chose dans la nature, a jeté les bases de la deuxième loi de la thermodynamique.

Recherche sur les cyclones et le flux d’airmodifier

En 1494, Christophe Colomb a connu un cyclone tropical, ce qui a conduit au premier récit européen écrit d’un ouragan. En 1686, Edmund Halley présente une étude systématique des alizés et des moussons et identifie le chauffage solaire comme la cause des mouvements atmosphériques. En 1735, une explication idéale de la circulation mondiale par l’étude des alizés a été écrite par George Hadley., En 1743, lorsque Benjamin Franklin a été empêché de voir une éclipse lunaire par un ouragan, il a décidé que les cyclones se déplacent d’une manière contraire aux vents à leur périphérie. La compréhension de la cinématique de la façon dont la rotation de la Terre affecte exactement le flux d’air était partielle au début. Gaspard-Gustave Coriolis a publié un article en 1835 sur le rendement énergétique des machines à pièces tournantes, telles que les roues à eau. En 1856, William Ferrel a proposé l’existence d’une cellule de circulation dans les latitudes moyennes, et l’air à l’intérieur dévié par la force de Coriolis résultant dans les vents d’ouest dominants., À la fin du 19ème siècle, le mouvement des masses d’air le long des isobares était considéré comme le résultat de l’interaction à grande échelle de la force du gradient de pression et de la force de déviation. En 1912, cette force de déviation a été nommée l’effet Coriolis. Juste après la Première Guerre mondiale, un groupe de météorologues norvégiens dirigé par Vilhelm Bjerknes a développé le modèle norvégien des cyclones qui explique la génération, l’intensification et la désintégration finale (le cycle de vie) des cyclones des latitudes moyennes, et a introduit l’idée de fronts, c’est-à-dire des frontières clairement définies entre les masses d’air., Le groupe comprenait Carl-Gustaf Rossby (qui a été le premier à expliquer le flux atmosphérique à grande échelle en termes de dynamique des fluides), Tor Bergeron (qui a d’abord déterminé comment la pluie se forme) et Jacob Bjerknes.

les réseaux d’Observation météorologiques et forecastingEdit

À la fin du 16ème siècle et dans la première moitié du 17ème siècle, une gamme d’instruments météorologiques ont été inventés – le thermomètre, le baromètre, l’hydromètre, ainsi que les jauges de vent et de pluie. Dans les années 1650 philosophes naturels commencé à utiliser ces instruments pour enregistrer systématiquement les observations météorologiques., Les académies scientifiques ont établi des journaux météorologiques et organisé des réseaux d’observation. En 1654, Ferdinand II de Médicis établit le premier réseau d’observation météorologique, composé de stations météorologiques à Florence, Cutigliano, Vallombrosa, Bologne, Parme, Milan, Innsbruck, Osnabrück, Paris et Varsovie. Les données collectées ont été envoyées à Florence à intervalles réguliers. Dans les années 1660, Robert Hooke de la Royal Society de Londres a parrainé des réseaux d’observateurs météorologiques. Le traité d’Hippocrate Airs, Eaux et Lieux avait lié le temps à la maladie., Ainsi, les premiers météorologues ont tenté de corréler les tendances météorologiques avec les épidémies, et le climat avec la santé publique.

Pendant le Siècle des Lumières, la météorologie a essayé de rationaliser les traditions météorologiques traditionnelles, y compris la météorologie astrologique. Mais il y avait aussi des tentatives pour établir une compréhension théorique des phénomènes météorologiques. Edmond Halley et George Hadley ont essayé d’expliquer les alizés. Ils ont estimé que la masse montante d’air chauffé de l’équateur est remplacée par un afflux d’air plus frais provenant des hautes latitudes., Un flux d’air chaud à haute altitude de l’équateur aux pôles a à son tour établi une image précoce de la circulation. La frustration face au manque de discipline des observateurs météorologiques et la mauvaise qualité des instruments ont conduit les premiers États-nations modernes à organiser de grands réseaux d’observation. Ainsi, à la fin du 18ème siècle, les météorologues avaient accès à de grandes quantités de données météorologiques fiables. En 1832, un télégraphe électromagnétique a été créé par le baron Schilling., L’arrivée du télégraphe électrique en 1837 a permis, pour la première fois, une méthode pratique pour recueillir rapidement des observations météorologiques de surface à partir d’une vaste zone.

ces données pourraient être utilisées pour produire des cartes de l’état de l’atmosphère pour une région proche de la surface de la Terre, et d’étudier comment ces états évolué à travers le temps. Pour faire des prévisions météorologiques fréquentes basées sur ces données, il fallait un réseau d’observations fiable, mais ce n’est qu’en 1849 que la Smithsonian Institution a commencé à établir un réseau d’observation à travers les États-Unis sous la direction de Joseph Henry., Des réseaux d’observation similaires ont été établis en Europe à cette époque. Le révérend William Clement Ley a joué un rôle clé dans la compréhension des cirrus et des premières compréhensions des courants-jets. Charles Kenneth Mackinnon Douglas, connu sous le nom de  » CKM  » Douglas a lu les papiers de Ley après sa mort et a poursuivi l’étude précoce des systèmes météorologiques.Les chercheurs du XIXe siècle en météorologie étaient issus de milieux militaires ou médicaux, plutôt que formés en tant que scientifiques dévoués., En 1854, le gouvernement du Royaume-Uni nomma Robert FitzRoy au nouveau bureau de l’état météorologique du Board of Trade, chargé de recueillir des observations météorologiques en mer. Le bureau de FitzRoy est devenu le United Kingdom Meteorological Office en 1854, le deuxième plus ancien service météorologique national au monde (l’Institution centrale pour la météorologie et la géodynamique (ZAMG) en Autriche a été fondée en 1851 et est le plus ancien service météorologique au monde). Les premières prévisions météorologiques quotidiennes faites par le bureau de FitzRoy ont été publiées dans le journal The Times en 1860., L’année suivante, un système de levage de cônes d’avertissement de tempête a été mis en place dans les principaux ports lorsqu’un coup de vent était prévu.

Au cours des 50 prochaines années, de nombreux pays ont mis en place des services météorologiques nationaux. Le Département météorologique de l’Inde (1875) a été créé pour suivre le cyclone tropical et la mousson. Le Bureau Central Météorologique Finlandais (1881) a été formé à partir d’une partie de l’Observatoire magnétique de l’Université d’Helsinki. L’Observatoire météorologique japonais de Tokyo, précurseur de l’Agence météorologique japonaise, a commencé à construire des cartes météorologiques de surface en 1883., Le United States Weather Bureau (1890) a été créé sous le ministère de l’Agriculture des États-Unis. Le Bureau australien de météorologie (1906) a été créé par une loi sur la météorologie pour unifier les services météorologiques d’État existants.

Prévisions météorologiques numériquesmodifier

En 1904, le scientifique norvégien Vilhelm Bjerknes a fait valoir pour la première fois dans son article Weather Forecasting as a Problem in Mechanics and Physics qu’il devrait être possible de prévoir le temps à partir de calculs basés sur des lois naturelles.

Ce n’est que plus tard au 20e siècle que les progrès dans la compréhension de la physique atmosphérique ont conduit à la fondation de la prévision numérique du temps moderne. En 1922, Lewis Fry Richardson a publié « Weather Prediction By Numerical Process », après avoir trouvé des notes et des dérivations sur lesquelles il a travaillé comme chauffeur d’ambulance pendant la Première Guerre mondiale., Il a décrit comment les petits termes dans les équations pronostiques de dynamique des fluides qui régissent l’écoulement atmosphérique pourraient être négligés, et un schéma de calcul numérique qui pourrait être conçu pour permettre des prédictions. Richardson envisageait un grand auditorium de milliers de personnes effectuant les calculs. Cependant, le nombre de calculs requis était trop important pour être réalisé sans ordinateurs électroniques, et la taille de la grille et les étapes de temps utilisées dans les calculs ont conduit à des résultats irréalistes. Bien que l’analyse numérique a révélé plus tard que cela était dû à l’instabilité numérique.,

À partir des années 1950, les prévisions numériques avec des ordinateurs sont devenues réalisables. Les premières prévisions météorologiques dérivées de cette façon utilisaient des modèles barotropes (à un seul niveau vertical) et pouvaient prédire avec succès le mouvement à grande échelle des ondes de Rossby de moyenne latitude, c’est-à-dire le modèle des basses et des hautes de l’atmosphère. En 1959, l’Office météorologique britannique a reçu son premier ordinateur, un Ferranti Mercury.

Dans les années 1960, la nature chaotique de l’atmosphère a été observée et décrite mathématiquement par Edward Lorenz, fondateur du champ de la théorie du chaos., Ces progrès ont conduit à l’utilisation actuelle de la prévision d’ensemble dans la plupart des grands centres de prévision, de prendre en compte l’incertitude découlant de la nature chaotique de l’atmosphère. Des modèles mathématiques utilisés pour prédire le temps à long terme de la Terre (modèles climatiques), ont été développés qui ont une résolution aujourd’hui aussi grossière que les anciens modèles de prévision météorologique. Ces modèles climatiques sont utilisés pour étudier les changements climatiques à long terme, tels que les effets qui pourraient être causés par les émissions humaines de gaz à effet de serre.