możliwość przewidywania opadów i powodzi w oparciu o cykle roczne była ewidentnie używana przez ludzi przynajmniej od czasów osadnictwa rolniczego, jeśli nie wcześniej. Wczesne podejścia do przewidywania pogody opierały się na astrologii i były praktykowane przez księży. Inskrypcje klinowe na tablicach Babilońskich zawierały skojarzenia między grzmotem a deszczem. Chaldejczycy rozróżnili halosy 22° i 46°.
starożytne indyjskie Upaniszady zawierają wzmianki o chmurach i porach roku., Samaweda wspomina o ofiarach, które należy wykonywać, gdy zauważono pewne zjawiska. Klasyczna praca varāhamihiry Brihatsamhita, napisana około 500 roku n. e., dostarcza dowodów na obserwację pogody.
w 350 p. n. e.Arystoteles napisał Meteorologia. Arystoteles jest uważany za twórcę meteorologii. Jednym z najbardziej imponujących osiągnięć opisanych w meteorologii jest opis tzw. cyklu hydrologicznego.,
księga de Mundo (skomponowana przed 250 rokiem p. n. e.lub między 350 A 200 rokiem p. n. e.) zanotowała:
Jeśli migające ciało jest podpalone i gwałtownie pędzi na Ziemię, nazywa się je piorunem; jeśli jest tylko połową ognia, ale jest również gwałtowne i masywne, nazywa się je meteorem; jeśli jest całkowicie wolne od ognia, nazywa się je dymiącym piorunem. Wszystkie one są nazywane „swooping bolts”, ponieważ nurkują na Ziemi. Piorun jest czasami zadymiony, a następnie nazywany „tlący się piorun”; czasami rzuca się szybko, a następnie mówi się, że jest żywy., Czasami podróżuje w krzywych liniach i nazywa się rozwidloną błyskawicą. Kiedy uderza w jakiś obiekt, nazywa się to „błyskawicą”.
grecki naukowiec Theophrastus opracował książkę o prognozowaniu pogody, zwaną Księgą znaków. Prace Teofrastusa pozostawały dominującym wpływem w badaniach pogody i prognozowaniu pogody przez prawie 2000 lat. W 25 roku n. e.Pomponiusz Mela, geograf Cesarstwa Rzymskiego, sformalizował system stref klimatycznych., Według Toufica Fahda, około IX wieku Al-Dinawari napisał Kitab al-Nabat (Księgę roślin), w której zajmuje się zastosowaniem meteorologii w rolnictwie podczas muzułmańskiej rewolucji Rolnej. Opisuje meteorologiczny charakter nieba, planet i konstelacji, słońca i Księżyca, faz księżycowych wskazujących Pory roku i deszcz, anwa (ciała niebieskie deszczu) oraz zjawisk atmosferycznych, takich jak wiatry, grzmoty, błyskawice, śnieg, powodzie, doliny, rzeki, jeziora.,
wczesne próby przewidywania pogody były często związane z przepowiedniami i wróżbami, a czasami opierały się na ideach astrologicznych. Admirał FitzRoy próbował oddzielić podejścia naukowe od prorockich.
badania zjawisk atmosferycznychedytuj
Ptolemeusz pisał o refrakcji światła w atmosferze w kontekście obserwacji astronomicznych., W 1021 Alhazen wykazał, że refrakcja atmosfery jest również odpowiedzialna za zmierzch; oszacował, że zmierzch zaczyna się, gdy słońce znajduje się 19 stopni poniżej horyzontu, a także użył geometrycznego oznaczenia na tej podstawie, aby oszacować maksymalną możliwą wysokość atmosfery ziemskiej jako 52 000 passim (około 49 mil lub 79 km).Albert Wielki jako pierwszy zaproponował, że każda kropla padającego deszczu ma formę małej kuli, a ta forma oznaczała, że tęcza została wytworzona przez światło oddziałujące z każdą kroplą deszczu., Roger Bacon jako pierwszy obliczył rozmiar kątowy tęczy. Stwierdził, że Tęczowy szczyt nie może pojawić się wyżej niż 42 stopnie nad horyzontem. Na przełomie XIII i XIV wieku Kamāl al-Dīn al-Fārisī i Teodoryk z Freibergu jako pierwsi przedstawili poprawne wyjaśnienie zjawiska tęczy pierwotnej. Teoderyk poszedł dalej i wyjaśnił tęczę drugorzędną. W 1716 roku Edmund Halley zasugerował, że zorze polarne są spowodowane przez „odpływ magnetyczny” poruszający się wzdłuż linii pola magnetycznego Ziemi.,
Przyrządy i skalyedytuj
w 1441 roku, syn króla Sejonga, Książę Munjong z Korei, wynalazł pierwszy znormalizowany deszczomierz. Zostały one wysłane przez Koreańską dynastię Joseon jako oficjalne narzędzie do oceny podatków gruntowych na podstawie potencjalnych zbiorów rolnika. W 1450 roku Leone Battista Alberti opracował anemometr talerzowy i był znany jako pierwszy anemometr., W 1607 roku Galileusz skonstruował termoskop. W 1611 roku Johannes Kepler napisał pierwszy traktat naukowy o kryształach śniegu: „Strena Seu de Nive Sexangula (noworoczny Dar sześciokątnego śniegu).”W 1643 roku Evangelista Torricelli wynalazł barometr rtęciowy. W 1662 roku Sir Christopher Wren wynalazł mechaniczny, samo opróżniający się, wywracający deszczomierz kubełkowy. W 1714 Gabriel Fahrenheit stworzył niezawodną skalę do pomiaru temperatury za pomocą termometru rtęciowego., W 1742 roku Anders Celsius, Szwedzki astronom, zaproponował tzw. skalę Celsjusza, poprzednika obecnej skali Celsjusza. W 1783 roku pierwszy higrometr włosów zademonstrował Horace-Bénédict de Saussure. W latach 1802-1803 Luke Howard napisał o modyfikacji chmur, w której przypisuje typy chmur łacińskim nazwom. W 1806 roku Francis Beaufort wprowadził swój system klasyfikacji prędkości wiatru. Pod koniec XIX wieku opublikowano pierwsze atlasy chmur, w tym Międzynarodowy Atlas chmur, który pozostaje w druku do dziś., Wystrzelenie w kwietniu 1960 roku pierwszego udanego satelity meteorologicznego TIROS-1 było początkiem ery, w której informacje o pogodzie stały się dostępne na całym świecie.
badania składu Atmosferyedytuj
w 1648 roku Blaise Pascal odkrył na nowo, że ciśnienie atmosferyczne spada wraz z wysokością i wywnioskował, że nad atmosferą znajduje się próżnia. W 1738 roku Daniel Bernoulli opublikował hydrodynamikę, zapoczątkowując kinetyczną teorię gazów i ustalił podstawowe prawa teorii gazów., W 1761 Joseph Black odkrył, że lód absorbuje ciepło bez zmiany temperatury podczas topnienia. W 1772 roku uczeń Blacka, Daniel Rutherford, odkrył azot, który nazwał powietrzem flogistonowym i wspólnie opracowali teorię flogistonu. W 1777 Antoine Lavoisier odkrył tlen i opracował Wyjaśnienie spalania. W 1783 w eseju Lavoisiera „Reflexions sur le phlogistique” deprecjuje teorię flogistona i proponuje teorię kaloryczności., W 1804 Sir John Leslie zaobserwował, że matowa czarna powierzchnia emituje ciepło skuteczniej niż wypolerowana powierzchnia, co sugeruje znaczenie promieniowania ciała czarnego. W 1808 John Dalton bronił teorii kaloryczności w Nowym Systemie chemii i opisał, jak łączy się ona z materią, zwłaszcza gazami; zaproponował, że pojemność cieplna gazów zmienia się odwrotnie z masą atomową., W 1824 Sadi Carnot przeanalizował sprawność silników parowych z wykorzystaniem teorii kaloryczności; rozwinął pojęcie procesu odwracalnego i postulując, że taka rzecz nie istnieje w naturze, położył podwaliny pod drugą zasadę termodynamiki.
badania nad cyklonami i przepływem powietrzemedytuj
Ogólna cyrkulacja atmosfery ziemskiej: wiatry zachodnie i pasaty są częścią cyrkulacji atmosfery ziemskiej.,
w 1494 roku Krzysztof Kolumb doświadczył cyklonu tropikalnego, który doprowadził do pierwszego pisemnego Europejskiego opisu huraganu. W 1686 Edmund Halley przedstawił systematyczne badania wiatrów i monsunów oraz zidentyfikował ogrzewanie słoneczne jako przyczynę ruchów atmosferycznych. W 1735 roku George Hadley napisał idealne Wyjaśnienie globalnej cyrkulacji poprzez badanie wiatrów., W 1743 roku, kiedy Benjamin Franklin nie mógł zobaczyć zaćmienia Księżyca przez huragan, zdecydował, że cyklony poruszają się w sposób przeciwny do wiatrów na ich obrzeżach. Zrozumienie kinematyki tego, jak dokładnie rotacja Ziemi wpływa na przepływ powietrza, było początkowo częściowe. Gaspard-Gustave Coriolis opublikował w 1835 roku pracę na temat wydajności energetycznej maszyn z wirującymi częściami, takimi jak koła wodne. W 1856 roku William Ferrel zaproponował istnienie ogniwa cyrkulacyjnego w średnich szerokościach geograficznych, a powietrze w nim odbijane przez siłę Coriolisa powodujące dominujące wiatry zachodnie., Pod koniec XIX wieku ruch mas powietrza wzdłuż izobarów został uznany za wynik wielkoskalowego oddziaływania siły gradientu ciśnienia i siły odchylającej. Do 1912 roku ta siła odbijająca nosiła nazwę efektu Coriolisa. Tuż po I Wojnie Światowej Grupa meteorologów w Norwegii pod kierownictwem Vilhelma Bjerknesa opracowała Norweski model cyklonu, który wyjaśnia generowanie, intensyfikację i ostateczny rozpad (cykl życia) cyklonów o średniej szerokości geograficznej i wprowadziła ideę frontów, czyli Ostro określonych granic między masami powietrza., Do grupy należeli Carl-Gustaf Rossby (który jako pierwszy wyjaśnił przepływ atmosferyczny na dużą skalę pod względem dynamiki płynów), Tor Bergeron (który jako pierwszy ustalił, jak powstaje deszcz) i Jacob Bjerknes.
sieci obserwacyjne i prognoza pogody
or rain map of the world „została po raz pierwszy opublikowana w 1848 roku przez Alexandra Keitha Johnstona.,
ta „Hietograficzna lub deszczowa Mapa Europy” została również opublikowana w 1848 roku jako część „Atlasu fizycznego”.
pod koniec XVI wieku i w pierwszej połowie XVII wieku wynaleziono szereg przyrządów meteorologicznych – termometr, barometr, hydrometr, a także mierniki wiatru i deszczu. W 1650 filozofowie przyrody zaczęli używać tych instrumentów do systematycznego rejestrowania obserwacji pogody., Akademie naukowe tworzyły dzienniki pogody i organizowały sieci obserwacyjne. W 1654 roku Ferdinando II Medyceusz założył pierwszą sieć obserwacji pogody, na którą składały się stacje meteorologiczne we Florencji, Cutigliano, Vallombrosa, Bolonii, Parmie, Mediolanie, Innsbrucku, Osnabrück, Paryżu i Warszawie. Zebrane dane były wysyłane do Florencji w regularnych odstępach czasu. W 1660 roku Robert Hooke z Royal Society of London sponsorował sieci obserwatorów pogody. Traktat Hipokratesa powietrze, woda i miejsca łączyły pogodę z chorobą., W ten sposób pierwsi meteorolodzy próbowali korelować wzorce pogodowe z epidemiami, a klimat ze zdrowiem publicznym.
w epoce Oświecenia meteorologia próbowała zracjonalizować tradycyjną wiedzę o pogodzie, w tym meteorologię astrologiczną. Ale były też próby ustalenia teoretycznego rozumienia zjawisk pogodowych. Edmond Halley i George Hadley próbowali wyjaśnić wiatry. Stwierdzili oni, że rosnąca masa ogrzanego powietrza równikowego zostaje zastąpiona napływem chłodniejszego powietrza z wysokich szerokości geograficznych., Przepływ ciepłego powietrza na dużej wysokości z równika do biegunów z kolei ustanowił wczesny obraz cyrkulacji. Frustracja brakiem dyscypliny wśród obserwatorów pogody oraz słaba jakość instrumentów skłoniły wczesne współczesne państwa narodowe do zorganizowania dużych sieci obserwacyjnych. W ten sposób do końca XVIII wieku meteorolodzy mieli dostęp do dużych ilości wiarygodnych danych pogodowych. W 1832 roku telegraf elektromagnetyczny został stworzony przez Barona Schillinga., Pojawienie się telegrafu elektrycznego w 1837 roku dało po raz pierwszy praktyczną metodę szybkiego zbierania obserwacji pogody z szerokiego obszaru.
dane te mogą być wykorzystane do opracowania map stanu atmosfery dla regionu znajdującego się w pobliżu powierzchni Ziemi oraz do zbadania, jak te stany ewoluowały w czasie. Tworzenie częstych prognoz pogody na podstawie tych danych wymagało wiarygodnej sieci obserwacji, ale dopiero w 1849 roku Smithsonian Institution rozpoczęło tworzenie sieci obserwacyjnej w Stanach Zjednoczonych pod przewodnictwem Josepha Henry ' ego., Podobne sieci obserwacyjne powstały w Europie w tym czasie. Wielebny William Clement Ley był kluczem do zrozumienia chmur cirrus i wczesnego zrozumienia strumieni odrzutowych. Charles Kenneth Mackinnon Douglas, znany jako ” CKM ” Douglas po jego śmierci czytał prace Leya i prowadził wczesne badania systemów pogodowych.XIX-wieczni badacze w dziedzinie meteorologii wywodzili się z wojskowych lub medycznych środowisk, a nie byli szkoleni jako wyspecjalizowani naukowcy., W 1854 roku rząd Wielkiej Brytanii powołał Roberta Fitzroya do nowego biura Meteorologicznego przy Board of Trade z zadaniem zbierania obserwacji pogody na morzu. Biuro Fitzroya stało się brytyjskim Biurem meteorologicznym w 1854 roku, drugim najstarszym krajowym urzędem meteorologicznym na świecie (Central Institution for Meteorology and Geodynamic (ZAMG) w Austrii zostało założone w 1851 roku i jest najstarszym urzędem meteorologicznym na świecie). Pierwsze codzienne prognozy pogody sporządzone przez Biuro Fitzroya zostały opublikowane w Gazecie Times w 1860 roku., W następnym roku wprowadzono system podnoszenia stożków ostrzegawczych burz w głównych portach, gdy spodziewano się wichury.
w ciągu następnych 50 lat wiele krajów utworzyło Narodowe służby meteorologiczne. Departament meteorologiczny Indii (1875) został utworzony w celu śledzenia cyklonu tropikalnego i monsunu. Fińskie centralne biuro meteorologiczne (1881) powstało z części Obserwatorium magnetycznego Uniwersytetu Helsińskiego. Japońskie Tokijskie obserwatorium meteorologiczne, prekursor Japońskiej Agencji Meteorologicznej, rozpoczęło budowę powierzchniowych map meteorologicznych w 1883 roku., United States Weather Bureau (1890) zostało utworzone w ramach Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych. Australian Bureau of Meteorology (1906) zostało utworzone na mocy ustawy o meteorologii w celu ujednolicenia istniejących państwowych służb meteorologicznych.
Numeryczne przewidywanie pogodyedytuj
meteorolog na konsoli IBM 7090 w wspólnej numerycznej jednostce prognozowania pogody. c., 1965
w 1904 roku norweski naukowiec Vilhelm Bjerknes po raz pierwszy argumentował w swojej pracy prognozowanie pogody jako Problem w mechanice i fizyce, że powinno być możliwe prognozowanie pogody na podstawie obliczeń opartych na prawach naturalnych.
dopiero w XX wieku postępy w zrozumieniu Fizyki Atmosfery doprowadziły do powstania nowoczesnej numerycznej prognozy pogody. W 1922 Lewis Fry Richardson opublikował „Weather Prediction By Numerical Process”, po znalezieniu notatek i wyprowadzeń, nad którymi pracował jako kierowca karetki w czasie I wojny światowej., Opisał, jak małe terminy w prognostycznych równaniach dynamiki płynów, które regulują przepływ atmosferyczny, można pominąć i schemat obliczeń numerycznych, który można opracować, aby umożliwić przewidywania. Richardson przewidział dużą widownię z tysiącami osób wykonujących obliczenia. Jednak sama liczba wymaganych obliczeń była zbyt duża, aby wykonać je bez komputerów elektronicznych, a rozmiar siatki i etapy czasowe użyte w obliczeniach doprowadziły do nierealistycznych wyników. Chociaż Analiza numeryczna później okazało się, że było to spowodowane niestabilnością numeryczną.,
począwszy od lat 50., prognozy numeryczne z komputerami stały się możliwe. Pierwsze prognozy pogody pochodzące w ten sposób wykorzystywały modele barotropowe (jednopoziomowe) i mogły z powodzeniem przewidywać ruch na dużą skalę fal średnioprzestrzennych, czyli wzloty i upadki atmosfery. W 1959 roku Brytyjskie biuro meteorologiczne otrzymało swój pierwszy komputer, Ferranti Mercury.
w latach 60. XX wieku chaotyczna natura atmosfery została po raz pierwszy zaobserwowana i matematycznie opisana przez Edwarda Lorenza, założyciela dziedziny teorii chaosu., Te postępy doprowadziły do obecnego stosowania ensemble prognozowania w większości głównych ośrodków prognozowania, w celu uwzględnienia niepewności wynikającej z chaotycznego charakteru atmosfery. Opracowano modele matematyczne używane do przewidywania długoterminowej pogody na Ziemi (modele klimatyczne), które mają dziś rozdzielczość tak grubą, jak starsze modele prognozowania pogody. Te modele klimatu są wykorzystywane do badania długoterminowych zmian klimatycznych, takich jak jakie skutki mogą być spowodowane przez człowieka emisji gazów cieplarnianych.
Dodaj komentarz