Лекція 1. Атмосфера, ії будова, склад і властивості

Зміст

Вступ. ……………………………………………………………5

Лекція 1. Атмосфера, ії будова, склад і властивості………..10

Лекція 2. Сонячна радіація……………………………………21

Лекція 3. Температурний режим ґрунту……………………..37

Лекція 4. Температурний режим повітря…………………….50

Лекція 5. Водяна пара в атмосфері……………………………66

Лекція 6. Атмосферні опади і водний режим ґрунту……......75

Лекція 7. Циркуляція повітря і погода………………………..85

Лекція 8. Несприятливі метеорологічні явища, їх шкодочинність і боротьба з ними……………………………………….…….….94

Вступ

Метеорологія – наука про земну атмосферу та фізичні процеси, які в ній проходять (волого- та теплообмін, потоки сонячної енергії, циркуляція повітря), а також фізичні процеси в грунті, тобто вивчає метеорологічні умови. Метеорологія також вивчає формування погоди на Землі.

Предмет метеорології – метеорологічні умови.

Метеорологічні умови характеризуються метеорологічними елементами.

Метеорологічні елементи - характиристики стану повітря і деяких процесів. До метеорологічних елементів відноситься тиск та температура повітря, вологість повітря та грунту, хмарність, кількість опадів, характеристики вітру.

Стан атмосфери (метеорологічні умови), який весь час змінюється називають погодою.

Багаторічний режим погоди, характерний для певної території називають кліматом. Клімат обумовлюється сонячною радіацією, її перетвореннями в активному шарі земної поверхні і пов’язаними з ними циркуляцією атмосфери та гідросфери.

Місцеві особливості клімату, обумовлені неоднорідністю підстилаючої поверхні, називають мікрокліматом.

Кліматологію розглядають як одну з найважливіших частин метеорології і в той самий час, як географічну дисципліну.

Завдання метеорології:

- вивчення закономірностей формування метеорологічних та кліматичних умов в географічному розрізі та часі;

- розробка методів метеорологічних прогнозів;

- розробка методів боротьби з негативними явищами погоди та клімату;

- оперативне забезпечення метеорологічною інформацією;

- вивчення особливостей формування клімату, та змін клімату (природній шлях або діяльність людини);

- класифікація клімату та районування території для розв’язання практичних завдань;

- встановлення закономірностей утворення мікроклімату та його класифікація.

Методи досліджень метеорології: збір та статистична обробка метеорологічної інформації. Збір інформації проводять на наземних, берегових та морських метеорологічних станціях та постах (вивчення приземного шару атмосфери), за допомогою приладів, які розташовані на висотних спорудах (телевежах), шарів-пілотів (вивчають характеристики вітру), радіозондів (портативний набір приладів та радіопередавач – спостереження за всіма характеристиками повітря, висота до 30 м), радіохвилі (зони дощів, гроз, хмар в радіусі кілька сот кілометрів), метеорологічні (100 м) та геофізичні (400 м) ракети (піднімають контейнери з приладами, а потім спускають їх на парашуті, ці прилади використовують для вивчення верхніх шарів атмосфери. Для систематичного вивчення верхніх шарів атмосфери використовують космічні кораблі, космічні орбітальні станції, штучні супутники системи “Метеор”, які за добу обертаються 15-16 разів навколо Землі. Ця інформація статистично обробляється на ЕОМ і використовується при наукових дослідженнях та для практичних цілей – складання прогнозів погоди, штормові попередження морським судам, авіації, відомостей про грози, суховії, пилові бурі.

Історичний нарис розвитку метеорології

Зародки метеорології відносяться до древніх часів, коли людина вперше спробувала розібратись в явищах природи. Ці явища в багатьох випадках були незрозумілі і ворожі для людини (холод в примітивних будівлях, загибель посівів). Людина безсила в боротьбі зі стихією, відчуваючи її перевагу надавала її божественних сил (древні слов’яни почитали бога блискавки – Перуна (пізніше Ілля Пророк), властителя вітрів – Стрибога). Уяви про то, що мір населений якимись всемогутніми істотами збереглись і до сьогодні. Старовинні літописи, в яких описується природні явища, підтверджують, що потреба в передбачені погоди виникла разом з розвитком трудової діяльності людини (землеробство, будівництво, мореплавання).

Історію метеорології можна поділити на три основних етапи, перший та другий носять описовий характер, а третій інструментальний.

1 етап: Історія розвитку метеорології в древньому світі пов’язана з ім’я м давньогрецького філософа та вченого енциклопедиста Аристотеля (384-322 до н.е.) – учня Платона та вчителя Ол. Македонського. Він написав першу книгу по метеорології (спостереження за природними явищами та зробив перші спроби їх пояснення). Аристотель перший встановив зв’язок між зміною погоди та напрямком вітру. Дещо раніше опис кліматичних умов Скіфії в свому творі “О повітрі, водах і місцевостях” виконав давньогрецький історик Геродот (біля 425 р. до н.е.). Теофраст (372 – 287 р. до н.є.) – найближчий учень Аристотеля, приймая участь в походах Олександра Македонського, вивчав клімат Середземномор’я і підкреслив зв’язок рослинності з кліматом території. Давньогрецький географ та історик Страбон (63 р. до н.є. – 24 р. н.є.) відомий своїми роботами по клімату Скіфії, написав книгу “Географія”. Клімату Скіфії і Єгипту присвячені книги Діодора Сіцілійського (біля 90 – 21 р. до н.є.). Цілий ряд мандрівників древньої Греції – Діон Хрисостом, Діонісій, Ефстафій, Аристид Єлій та інші, також присвятили свої праці клімату обстежених ними територій. Погодні умови описували давньогрецькі поети в своїх творах.

2 етап: середні віки – в цей час в різні літописи записувались відомості про небезпечні природні явища. В древні Русі перші відомості про погодні умови відображені в літописах Фотія, Георгія Амастридського, Стефана Сурожського.

Древні літописці також фіксували незвичайні погодні умови деяких років, погоду під час походів Київських князів. Цікаві відомості про погоду є в літописному узагальнені монаха Києво-Печерського монастиря Нестора (11 – 12 ст.) “Повести временных лет”, а також в літописах інших давньоруських літописців.

3 етап (інструментальний): починається з 16 сторіччя, коли були винайденні Г. Галілеєм термометр в 1597 р., а Торричелі – барометр в 1643 р. На території Росії перші метеорологічні спостереження були розпочаті на початку 17 сторіччя. Більш детальніші записи почали робити після наказу Петра 1 в 1722 р. Багато зробив для розвитку цієї галузі М. Ломоносов (створив ряд метеорологічних приладів, організував спостереження в різних пунктах, сформулював ідею про всесвітню службу погоди для моряків, вказував на важливість обліку та прогнозування погодних умов). Ідеї Ломоносова значно випередили його і тільки на початку 18 сторіччя стали використовуватись окремими вченими (Болотовим, Комовим). Перші кроки служби погоди пов’язані з прогнозуванням бур на Балтійському морі. В портах на мачтах кораблів почали вивішувати попереджувальні знаки. Дуже швидко ця служба стала загальноприйнятою. З 1880 р. такі служби розпочали свою роботу на Білому, Каспійському, Чорному морях. Але служба погоди розвивалась дуже помалу – царській уряд не виділяв гроші на розвиток.

Опис клімату України пов’язан з вивченням виробничих сил Росії. В 1768 – 1775 р.р. експедиція акад. Гінденштедта вивчала клімат України. Експедиції П. Палласа, В. Зуева, Я. Марковіча, В. Ізмайлова та інш. Розширили уяву про клімат України.

Перші інструментальні спостереження належали І. Лерхе (1770 – 1771 р.р.) і виконані ним в Києві, але систематичні спостереження вимагали організації спеціальних метеорологічних установ. Організатор Харківського університету В.Н. Каразін в 1818 р. запропонував план утворення спеціальної державної метеорологічної службі – Державного метеорологічного комітету. При Харківському університеті, а потім при Київському (1855 р.) були створені метеорологічні обсерваторії. На початку минулого століття створюються любительські метеорологічні станції в Бердичеві, Одесі, Полтаві, Асканії-Нові та інш. місцях. Створені метеорологічні станції в Ніколаївськом та Херсонському портах. Завдяки зусиллям А.В. Клосовського створена мережа метеостанцій (1886 р. – 67 станцій, 1896 – 1650 р.р., серед, яких другого розряду – 100).

Наряду з цим з’явились крупні роботи по клімату України (А.В. Клосовський, А.І. Воекова, П.І. Брунова, К.С. Веселовського та інших).

З 1849 р. була створена Головна фізична обсерваторія В Петербурзі. В 1851 р. утворений центральний метеорологічний інститут в Австрії, а в 1752 р. в Празі розпочаті метеорологічні спостереження. В першій половині 19 сторіччя в Чехії діяло 20 метеорологічних станцій. В Англії центральна метеорологічна установа створена в 1855 р. і воно обслуговувало порти. Дещо пізніше в 1878 р. почало роботу центральна метеорологічна наукова установа Франції. В США в 1870 р. основана центральна метеорологічна організація, яка займалася розробкою синоптичних проблем.

Після 1917 р. в СРСР розгорнулися метеорологічні та кліматичні дослідження.

В 1921 р. виданий декрет про створення метеорологічної справи.

1922 р. – перший декадний бюлетень.

1929 р. – створені єдина гідрометеорологічна служба, служба погоди. Метеорологічна сітка розрослася.

В Україні розвиток метеорологічної мережі пов’язаний з метеорологічними відділами при дослідницьких станціях. В 1921 р. створена Українська метеорологічна служба (Укрмет), а до 1924 р. в ньому створено 22 спеціалізованих відділа (синоптичний, гідрологічний, сільськогосподарський та інш.). З цього періоду і розпочались систематичні метеорологічні спостереження, обробка метеорологічної інформації.

Багато роботи було в метеорологів під час другої світової війни, вони обслуговували військові операції і в особливості дії авіації.

В 50-ті роки створенні кліматичні довідники по областям. Розширюється мережа станцій.

В даний час в країні діє Державний комітет по гідрометеорології, якому упорядковані бюро погоди та обласні гідрометеобюро, на всій території існують метеорологічні станції, які обслуговують один або кілька адміністративних райони.

Основне навантаження щодо збирання і обробки метеорологічної інформації покладено на метеорологічні станції. Обсяг спостережень визначається їх типом та розрядом.

1 розряд – широка програма, опрацювання матеріалів, науково-дослідна робота, видавництво довідкової літератури.

2 розряд – цілодобові спостереження і передача інформації в гідрометбюро.

3 розряд – обсяг спостережень менший, але спостереження проводять систематично.

Лекція 1. Атмосфера, ії будова, склад і властивості

План

1. Будова атмосфери та її хімічний склад

2. Антропогенний вплив на атмосферу та його наслідки

3. Атмосферний тиск, його зміна з висотою та горизонтально

4. Інші фізичні характеристики атмосферного повітря

5. Добовий та річний хід атмосферного тиску