4. Особенности

атмосферных процессов как объекта изучения в метеорологии

Как уже отмечалось, одной из особенностей атмосферы является неоднородность ее свойств в пространстве и изменчивость их во вре­мени. Это объясняется весьма сложным характером взаимодействия атмосферы с земной поверхностью, с космической средой и Солн­цем. Непосредственно от Солнца атмосфера нагревается мало. В основном солнечная радиация поглощается земной поверхностью. Атмосфера же нагревается главным образом от земной поверхности. Неоднородность земной поверхности и различие в притоке солнеч­ной радиации в разных географических районах создают неравно­мерность в нагревании воздуха, что приводит к возникновению дви­жений в атмосфере, которые, в свою очередь, способствуют перерас­пределению тепла.

Вторая особенность атмосферных процессов связана с наличием в атмосфере водяного пара. При определенных условиях водяной пар конденсируется, образуя туманы и облака. Облака же служат источником многих атмосферных явлений — осадков, гроз и целого ряда оптических явлений. Кроме того, облака существенно изменя­ют энергетические ресурсы в атмосфере, поскольку при конденса­ции водяного пара выделяется большое количество тепла, а появле­ние облаков заметно уменьшает как приток солнечной радиации к земной поверхности, так и потерю тепла ею за счет излучения. Эти особенности чрезвычайно осложняют изучение атмосферных про­цессов и их предсказание.

Третья особенность атмосферных процессов состоит в том, что в каждый момент времени они развиваются над всей территорией земного шара. Это требует соответствующей организации наблюде­ний за состоянием атмосферы. Во всех государствах мира организо­вана сеть метеорологических станций. Сведения о состоянии атмо­сферы над морями и океанами получают с помощью наблюдений на судах. В настоящее время для наблюдений все шире применяются искусственные спутники Земли. Их достоинство заключается в том, что они могут охватить наблюдением практически всю территорию земного шара.

Наконец, четвертой особенностью атмосферных процессов явля­ется их многомасштабность. Масштаб (размер) атмосферных явле­ний и процессов изменяется от нескольких метров до многих тысяч километров. Если же учесть процессы образования облаков и осад­ков, то этот интервал масштабов необходимо расширить в сторону научно-исследовательский центр по изучению природных ресурсов и Росгидрометцентр, а также несколько региональных гидрометео­рологических центров.

Оперативную работу по составлению прогнозов погоды, по руко­водству сетью метеорологических станций и постов, обеспечению народного хозяйства гидрометеорологической информацией по от­дельным крупным районам страны осуществляет несколько десят­ков территориальных гидрометеорологических центров.

6. Краткие сведения о достижениях метеорологической науки

С развитием науки и техники в общем уменьшается зависимость человека от природных явлений, однако достигается это на основе глубокого изучения и тщательного учета их особенностей. Основные усилия ученых в области физики атмосферы сосредоточены на по­строении теории и методов расчета всех важнейших атмосферных явлений и процессов. Уже в 20—30-х годах А. А. Фридманом, ака­демиком Н. Е. Кочиным, И. А. Кибелем, академиком А. А. До­родницыным, Е. Н. Блиновой были выполнены крупные теоретиче­ские исследования по общей циркуляции атмосферы, устойчивости фронтальных поверхностей, обтеканию гор воздушным потоком и др.

Первые попытки разработать количественные методы прогноза погоды относятся к первым десятилетиям XX века. Еще в 1904 г. известный норвежский ученый В. Бьеркнес опубликовал работу „Проблема предсказания погоды, рассматриваемая с точки зрения математики и механики", в которой дана математическая поста­новка этой задачи. В 1922 г. английский ученый Ричардсон выпус­тил в свет труд „Предсказание погоды с помощью численного про­цесса", в котором изложена методика расчета будущей погоды на основе численного решения уравнений динамики атмосферы. Одна­ко составленный после длительных расчетов прогноз погоды на одни сутки вперед (на 20 мая 1910 г.) оказался неудачным, что объ­ясняется неполнотой исходных данных, сложностью положенных в основу расчета уравнений и несовершенством расчетной схемы ре­шения этих уравнений.

Большое влияние на развитие теории прогноза оказали работы крупного зарубежного ученого К. Г. Росби по теории так называе­мых длинных волн.

Дальнейшее развитие физика и динамика атмосферы, гидро­динамические (численные) методы прогноза погоды с широким использованием электронной вычислительной техники получили в исследованиях акад. Г. И. Марчука, акад. А. М. Обухова, акад. К. Я. Кондратьева, акад. Г. С. Голицына, акад. В. П. Дымникова, Е. Н. Блиновой, А. С. Монина, М. И. Юдина, А. Ф. Дюбюка.

В области синоптической метеорологии основные достижения связаны с именами С. П. Хромова, X. П. Погосяна, В. А. Бугаева, В. А. Джорджио, Б. Д. Успенского, И. Г. Пчелко, А. С. Зверева, в области долгосрочных прогнозов — с именами Б. П. Мультановско-го, Г. Я. Вангенгейма, С. Т. Пагавы, А. А. Гирса, А. Л. Каца, Н. А. Багрова.

Развитие авиации потребовало детального изучения облаков, ту­манов и осадков и связанных с ними явлений — обледенения, бол­танки, ухудшения видимости. Значительные результаты экспери­ментального и теоретического характера по этому разделу получены В. Н. Оболенским, П. А. Молчановым, Н. С. Шишкиным, A.X. Хргианом, А. М. Боровиковым, Е. Г. Зак, В. Я. Никандровым, B.А. Зайцевым, Н. В. Петренко, Ю. Г. Душевым.

Основные заслуги в разработке методов и приборов для измере­ния потоков лучистой энергии, организации сети актинометриче-ских станций принадлежат С. И. Савинову, Н. Н. Калитину, Ю. Д. Янишевскому, В. Л. Гаевскому. Крупный вклад в теорию пе­реноса лучистой энергии в атмосфере внесен Е. С. Кузнецовым, акад. В. В. Шулейкиным, акад. В. Е. Зуевым, В. Г. Кастровым.

Большой цикл исследований по установлению закономерностей турбулентного режима атмосферы, строения приземного и погра­ничного слоев атмосферы, по изучению процессов тепло- и влагооб-мена в этих слоях, распространению примесей в атмосфере выпол­нен акад. Ю. А. Израэлем, Н. 3. Пинусом, М. Е. Швецом, М. П. Ти­мофеевым, П. А. Воронцовым, М. Е. Берляндом, В. В. Пененко, Е. П. Борисенковым.

Большой вклад в разработку проблем климатологии внесен тру­дами Е. С. Рубинштейн, Б. П. Алисова, О. А. Дроздова, акад. А. А. Григорьева, акад. М. И. Будыко, Ф. Ф. Давитая, Б. Л. Дзерд-зеевского, С. А. Сапожниковой, А. А. Дмитриева.

Метеорологические исследования широко проводятся и в других странах, прежде всего в США, Великобритании, Германии, Фран­ции, Японии и др. Крупный вклад в развитие современной метеоро­логии внесен такими зарубежными учеными, как Росби, В. Бьерк-нес, Маргулес, Гаурвитц, Старр, Я. Бьеркнес, Ричардсон, Петтерсен, Брент, Ван-Мигем, Лоренц, Н. Филлипс, Смагоринский, А. Аракава, Пальмен.