Метеорология как наука

Проблемы современного состояния погоды и климата

Загрязнение воздуха. Хотя законодательства наиболее развитых стран регламентируют объем

выбросов загрязняющих веществ автомобилями и промышленностью, загрязнение воздуха все же

представляет серьезную  проблему. Особенно это касается «кислотных дождей». Продукты

сгорания в форме  разных оксидов серы и азота выбрасываются  в атмосферу, где вступают в

химические реакции, в результате которых образуются серная и азотная кислоты. Кислотным 

дождем называется выпадение этих кислот на земную поверхность  не только с атмосферными

осадками, но и в  результате осаждения их частичек под  воздействием собственной силы тяжести.

Глобальное  потепление. Содержание углекислого газа в атмосфере Земли с 1850 выросло

примерно на 15% и, согласно прогнозу, должно увеличиться почти  на столько же к 2015, по всей

вероятности, из-за сжигания ископаемого топлива: угля, нефти  и газа. Предполагается, что в 

результате этого процесса средняя годовая температура на земном шаре повысится

приблизительно на 0,5° С, а позже, в 21 в., станет еще выше. Последствия глобального

потепления предсказать  трудно, но вряд ли они будут благоприятными.

Озон, молекула которого состоит из трех атомов кислорода, встречается главным образом в

атмосфере. Наблюдения, проводившиеся с середины 1970-х  до середины 1990-х годов, показали,

что концентрация озона  над Антарктидой значительно  изменялась: уменьшалась весной (в 

октябре), когда образовывалась т.н. «озоновая дыра», а затем вновь  повышалась до нормальной

величины летом (в  январе). За рассматриваемый период в этом регионе прослеживается

отчетливая тенденция  к снижению весеннего минимального содержания озона. Глобальные

наблюдения при  помощи спутников указывают на несколько  меньшее, но заметное уменьшение

концентрации озона, происходящее повсеместно, за исключением  приэкваториальной зоны.

Предполагается, что  это произошло из-за широкого применения фторхлорсодержащих хладонов

(фреонов) в холодильных  установках и для других целей.

Эль Ниньо. Один раз в несколько лет на востоке экваториальной области Тихого океана

происходит чрезвычайно  сильное потепление. Обычно оно начинается в декабре и продолжается

несколько месяцев. Из-за близости по времени к Рождеству  это явление получило название «Эль

Ниньо», что в переводе с испанского означает «младенец (Христос)». Сопутствующие ему

атмосферные явления  были названы Южным колебанием, так  как впервые наблюдались в  Южном

полушарии. Из-за теплой водной поверхности конвективный подъем воздуха отмечается в

восточной части Тихого океана, а не в западной, как обычно. В результате область сильных

дождей смещается  из западных районов Тихого океана в восточные. 

Засухи в  Африке. Упоминания о засухе в Африке восходят к библейской истории. В более близкое

нам время, в конце 1960-х – начале 1970-х годов, засуха в Сахеле, на южной окраине Сахары,

привела к гибели 100 тыс. человек. Засуха 1980-х годов нанесла  аналогичный урон Восточной

Африке. Неблагоприятные  климатические условия этих регионов усиливались перевыпасом скота,

истреблением лесов  и военными действиями (как, например, в Сомали в 1990-х годах). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Современная Метеорология обращает большое внимание и на крайние величины разных метеорологических элементов, изучение их имеет значение, как для чистой науки, так и в применении к практике, например для сельского хозяйства. Все метеорологические явления прямо или косвенно зависят от влияния солнечного тепла и света на Землю; ввиду этого особенное значение имеют два периода: суточный, зависящий от обращения Земли вокруг своей оси, и годовой, зависящий от обращения Земли вокруг Солнца. Чем ниже широта, тем больше относительное значение суточного периода, в особенности температуры (но и других явлений), и тем меньше значение годового.  
 

В последние 30 лет  Метеорологи  все менее и менее  довольствуется средними величинами и  вообще эмпирическими исследованиями и все более старается проникнуть в сущность явлений, применяя к ним  законы физики (особенно учения о теплоте) и механики. Так, все современное учение об изменениях температуры в восходящих и нисходящих движениях воздуха основано на применении законов термодинамики, причем оказалось, что, несмотря на чрезвычайную сложность явлений, в некоторых случаях получаются результаты, очень сходные с теоретическими. Особенно велики в этом вопросе заслуги Ганна . Все современное учение о движении воздуха основано на применении учений механики, причем метеорологам пришлось самостоятельно разработать законы механики в применении к условиям земного шара. Всего более в этой области сделал Феррель . Точно так же и в вопросах о лучеиспускании солнца, земли и воздуха, особенно в первом, сделано в последние годы очень много, и если наиболее важные работы сделаны физиками и астрофизиками , то эти ученые были знакомы с современными требованиями Метеорологии, весьма ясно выраженными и многими метеорологами, а последние, помимо того, старались возможно быстро воспользоваться достигнутыми результатами, вырабатывая при этом простые способы наблюдения, доступные большому кругу лиц, так что теперь актинометрия все более становится необходимой частью Метеорологии. Выше было упомянуто о том, что метеорология до сих пор изучала главным образом нижние слои воздуха оттого, что явления здесь легче доступны для изучения и притом имеют большую важность для практической жизни. Но метеорологи уже давно стремятся исследовать слои воздуха, отдаленные от массы земной поверхности. На высоких отдаленных горах воздух соприкасается с весьма малой частью земной поверхности, и притом он находится обыкновенно в таком быстром движении, что цель до некоторой степени достигается устройством горных метеорологических обсерваторий. Они существуют в нескольких странах Европы и Америки (впереди других стран в этом деле стоит Франция) и несомненно оказали и еще окажут большие услуги Метеорологии. Вскоре по изобретении воздушных шаров ученые задались целью посредством них исследовать слои воздуха, очень удаленные от земной поверхности и очень разреженные, и уже в начале XIX столетия Гей-Люссак предпринимал полеты с научной целью. Но долгое время недостатки техники воздухоплавания и недостаточная чувствительность метеорологических инструментов мешали успехам дела, и лишь с 1893 г., почти одновременно во Франции и Германии, были пущены на огромную высоту (до 18000 м) шары без людей, с самопишущими инструментами. В России это дело также сделало большие успехи, и теперь во Франции, Германии и России предпринимаются одновременные полеты, очень важные в данном деле. Долгое время, после того как Метеорология стала наукой, как начались правильные наблюдения и обобщения, связь между наукой и практикой долго была крайне слаба или даже совсем не существовала. В последние 35 лет это существенно изменилось, и синоптическая или практическая Метеорология получила большое развитие. Она имеет целью не только изучение явлений погоды, но и предвидение или предсказание погоды . Дело началось с более простых явлений, то есть предсказания бурь, для целей мореплавания, в чем уже достигнуты значительные успехи.

В настоящее время  Метеорология стремится к тому же в интересах сельского хозяйства, но эта задача несомненно сложнее, как по характеру явлений, предсказание которых особенно желательно, то есть осадков , так и по разбросанности хозяйств, трудности предупредить их о вероятном наступлении той или другой погоды. Впрочем, задачи сельскохозяйственной Метеорологии далеко не исчерпываются предсказанием погоды в интересах сельского хозяйства; подробное климатологическое изучение всех Метеорологических элементов, важных для сельского хозяйства, стоит на первом плане. Сельскохозяйственная Метеорология только что возникает и получила особенное значение в двух обширных земледельческих государствах, России и Соединенных Штатах. Выше было указано на различия методов двух наук, столь близких между собой, как физика и Метеорология. По преобладанию наблюдения Метеорология сближается с астрономией. Но тем не менее различие очень велико не только в объекте исследования, но и в другом. Все наблюдения, необходимые для астрономии, могут быть сделаны в нескольких десятках пунктов, целесообразно расположенных на земном шаре; эти наблюдения требуют только людей с большими знаниями и вполне овладевших довольно сложной техникой дела. Иное дело метеорология. Несколько десятков обсерваторий, расположенных самым целесообразным образом по земному шару, с наилучшими наблюдателями и инструментами, все-таки будут далеко недостаточны для изучения очень многих метеорологических явлений. Последние так сложны, так изменчивы в пространстве и во времени, что непременно требуют очень большого количества пунктов наблюдений. Так как было бы немыслимо снабдить десятки и сотни тысяч станций сложными и дорогими инструментами, и еще менее возможно приискать такое число наблюдателей, стоящих на высоте науки и техники, то Метеорологам приходится довольствоваться и менее совершенными наблюдениями, и прибегать к содействию широкого круга лиц, не получивших специального образования, но интересующихся явлениями климата и погоды, и выработать для них возможно простые и дешевые инструменты и способы наблюдений. Во многих случаях даже наблюдения ведутся без инструментов. Поэтому ни одна наука так не нуждается в талантливых популярных книгах и статьях, как Метеорология.