Погода - состояние атмосферы, описывающей, например, степень, в которой она горячая или холодная, влажная или сухая, спокойная или штормовая, ясная или облачная. На Земле большинство погодных явлений происходит на самом нижнем уровне атмосферы планеты, в тропосфере, чуть ниже стратосферы. Погода относится к повседневной температуре и осадкам активности, тогда как климат - это термин для усреднения атмосферных условий за более длительные периоды времени. При использовании без уточнения «погода» обычно понимается как означающая погоду Земли.
Погода определяется разницей давления воздуха, температуры и влажности между одним местом и другим. Эти различия могут возникать из-за угла Солнца в любой конкретной точке, который изменяется в зависимости от широты. Сильный температурный контраст между полярным и тропическим воздухом порождает самые масштабные атмосферные циркуляции : ячейка Хэдли, ячейка Ферреля, полярная ячейка и струйный поток. Погодные системы в средних широтах, такие как внетропические циклоны, вызваны нестабильностью струйного течения. Поскольку ось Земли наклонена на относительно ее плоскости орбиты (называемой эклиптикой ), солнечный свет падает под разными углами в разное время года. На поверхности Земли температура обычно составляет ± 40 ° C (от -40 ° F до 100 ° F) ежегодно. На протяжении тысяч лет изменения на орбите Земли могут влиять на количество и распределение солнечной энергии, получаемой Землей, тем самым влияя на долгосрочный климат и глобальное изменение климата.
Разница температур поверхности, в свою очередь, вызывает перепад давления. На больших высотах холоднее, чем на низких, поскольку большая часть нагрева атмосферы происходит из-за контакта с поверхностью Земли, а радиационные потери в космос в основном постоянны. Прогноз погоды - это применение науки и технологий для прогнозирования состояния атмосферы на будущее время и в данном месте. Метеорологическая система Земли - это хаотическая система ; в результате небольшие изменения в одной части системы могут сильно повлиять на систему в целом. Попытки человека контролировать погоду имели место на протяжении всей истории, и есть свидетельства того, что деятельность человека, такая как сельское хозяйство и промышленность, изменила погодные условия.
Изучение того, как работает погода на других планетах, помогло понять, как погода работает на Земле. Знаменитая достопримечательность Солнечной системы, Большое красное пятно Юпитера - это антициклонический шторм, который, как известно, существовал по крайней мере 300 лет. Однако погода не ограничивается планетными телами. Корона звезды постоянно теряется в космосе, создавая очень тонкую атмосферу во всей Солнечной системе. Движение массы, выброшенной из Солнца, известно как солнечный ветер.
На Земле распространены погодные явления включая ветер, облако, дождь, снег, туман и пыльные бури. Менее распространенные события включают стихийные бедствия, такие как торнадо, ураганы, тайфуны и ледяные штормы. Практически все известные погодные явления происходят в тропосфере (нижняя часть атмосферы). Погода действительно возникает в стратосфере и может влиять на погоду ниже в тропосфере, но точные механизмы плохо изучены.
Погода возникает в основном из-за разницы в давлении, температуре и влажности между ними. место в другое. Эти различия могут возникать из-за угла солнца в любом конкретном месте, которое зависит от широты от тропиков. Другими словами, чем дальше от тропиков, тем ниже угол наклона солнца, что приводит к тому, что эти места становятся более прохладными из-за распространения солнечного света по большей поверхности. Сильный температурный контраст между полярным и тропическим воздухом приводит к появлению крупномасштабных ячеек атмосферной циркуляции и струйного потока. Погодные системы в средних широтах, такие как внетропические циклоны, вызваны нестабильностью течения струйного течения (см. бароклинность ). Погодные системы в тропиках, такие как муссоны или организованные грозовые системы, вызываются разными процессами.
Поскольку ось Земли наклонена относительно плоскости ее орбиты, солнечный свет падает под разными углами в разное время года. В июне северное полушарие наклонено к солнцу, поэтому на любой заданной широте северного полушария солнечный свет падает более прямо на это место, чем в декабре (см. Влияние угла наклона солнца на климат ). Этот эффект вызывает сезоны. На протяжении тысяч и сотен тысяч лет изменения параметров орбиты Земли влияют на количество и распределение солнечной энергии, получаемой Землей, и влияют на долгосрочный климат. (См. Циклы Миланковича ).
Неравномерное солнечное нагревание (образование зон градиентов температуры и влажности, или фронтогенез ) также может быть связано с самой погодой в виде облачности и осадков. На больших высотах обычно холоднее, чем на низких, что является результатом более высокой температуры поверхности и радиационного нагрева, что приводит к адиабатической градиентной скорости. В некоторых ситуациях температура фактически увеличивается с высотой. Это явление известно как инверсия и может привести к тому, что на вершинах гор будет теплее, чем в нижних долинах. Инверсии могут привести к образованию тумана и часто действуют как шапка, который подавляет развитие грозы. В локальных масштабах разница температур может возникать из-за того, что разные поверхности (например, океаны, леса, ледяные покровы или искусственные объекты) имеют разные физические характеристики, например как отражательная способность, шероховатость или влажность.
Разница температуры поверхности, в свою очередь, вызывает перепад давления. Горячая поверхность нагревает воздух над ней, заставляя его расширяться и понижать плотность и, в результате, поверхностное давление воздуха. Результирующий горизонтальный градиент давления перемещает воздух из областей с более высоким давлением в области с более низким давлением, создавая ветер, и вращение Земли затем вызывает отклонение этого воздушного потока из-за эффекта Кориолиса. Образованные таким образом простые системы могут затем отображать эмерджентное поведение для создания более сложных систем и, следовательно, других погодных явлений. Примеры большого масштаба включают ячейку Хэдли, тогда как пример меньшего масштаба может быть прибрежными бризами.
. Атмосфера - это хаотическая система. В результате небольшие изменения в одной части системы могут накапливаться и увеличиваться, оказывая сильное влияние на систему в целом. Эта атмосферная нестабильность делает прогноз погоды менее предсказуемым, чем приливы и затмения. Хотя трудно точно предсказать погоду более чем на несколько дней вперед, синоптики постоянно работают над расширением этого предела с помощью метеорологических исследований и совершенствования существующих методологий прогнозирования погоды. Однако теоретически невозможно делать полезные ежедневные прогнозы более чем на две недели вперед, что накладывает верхний предел на потенциал для улучшения навыков прогнозирования.
Погода - один из фундаментальных процессов, формирующих Землю. В процессе выветривания породы и почвы разбиваются на более мелкие фрагменты, а затем на составляющие их вещества. Во время дождя капли воды поглощают и растворяют диоксид углерода из окружающего воздуха. Это приводит к тому, что дождевая вода становится слегка кислой, что способствует эрозионным свойствам воды. Высвободившийся осадок и химические вещества затем могут свободно принимать участие в химических реакциях, которые могут дополнительно воздействовать на поверхность (например, кислотный дождь ), а также в ионах натрия и хлорида (соль). депонировано в морях / океанах. Осадки могут преобразоваться со временем и под действием геологических сил в другие породы и почвы. Таким образом, погода играет важную роль в эрозии поверхности.
Погода, если смотреть с антропологической точки зрения, - это то, что все люди в мир постоянно ощущать через свои чувства, по крайней мере, находясь снаружи. Существуют социально и научно обоснованные представления о том, что такое погода, что заставляет ее меняться, как она влияет на людей в различных ситуациях и т. Д. Таким образом, люди часто говорят о погоде.
Погода сыграла большую, а иногда и непосредственную роль в истории человечества. Помимо климатических изменений, которые вызвали постепенное перемещение населения (например, опустынивание на Ближнем Востоке и образование сухопутных мостов во время ледниковые периоды), экстремальные погодные явления вызвали менее масштабные перемещения населения и напрямую повлияли на исторические события. Одним из таких событий является спасение Японии от вторжения монгольским флотом Хубилай-хана ветрами камикадзе в 1281 году. Французские притязания на Флориду прекратились. в 1565 году, когда ураган уничтожил французский флот, позволив Испании захватить форт Каролина. Совсем недавно ураган Катрина перераспределил более одного миллиона человек с центрального побережья Персидского залива в другие части Соединенных Штатов, став самой большой диаспорой в истории Соединенных Штатов..
Малый ледниковый период вызвал неурожаи и голод в Европе. 1690-е годы были периодом самого сильного голода во Франции со времен средневековья. Финляндия пережила жестокий голод в 1696–1697 годах, во время которого умерла около одной трети населения Финляндии.
Прогноз погоды - это применение науки и технологий для прогнозирования состояния атмосферы на будущее время и в данном месте. Люди пытались неформально предсказывать погоду на протяжении тысячелетий, а формально, по крайней мере, с девятнадцатого века. Прогнозы погоды составляются путем сбора количественных данных о текущем состоянии атмосферы и использования научных знаний об атмосферных процессах для прогнозирования развития атмосферы.
Однажды Все человеческие усилия, основанные в основном на изменениях барометрического давления, текущих погодных условий и состояния неба, модели прогнозов теперь используются для определения будущих условий. С другой стороны, для выбора наилучшей модели прогноза, на которой основывается прогноз, по-прежнему требуется участие человека, что включает в себя множество дисциплин, таких как навыки распознавания образов, телесоединения, знание характеристик модели и знание модели. предубеждения.
хаотический характер атмосферы, огромная вычислительная мощность, необходимая для решения уравнений, описывающих атмосферу, ошибка, связанная с измерением начальных условий, и неполное понимание атмосферных процессов означают что прогнозы становятся менее точными по мере увеличения разницы в текущем времени и времени, на которое делается прогноз (диапазон прогноза). Использование ансамблей и консенсуса моделей помогает сузить ошибку и выбрать наиболее вероятный результат.
Есть множество конечных пользователей прогнозов погоды. Предупреждения о погоде - важные прогнозы, потому что они используются для защиты жизни и имущества. Прогнозы, основанные на температуре и осадках, важны для сельского хозяйства и, следовательно, для трейдеров на фондовых рынках. Коммунальные предприятия используют прогнозы температуры для оценки спроса в ближайшие дни.
В некоторых регионах люди используют прогнозы погоды, чтобы определить, что надеть в определенный день. Поскольку занятия на свежем воздухе сильно ограничены из-за сильного дождя, снега и холода, прогнозы можно использовать для планирования мероприятий, связанных с этими событиями, и планирования действий на будущее, чтобы выжить. через них.
Прогноз погоды в тропиках отличается от прогноза погоды в более высоких широтах. Солнце светит более прямо в тропики, чем в более высокие широты (по крайней мере, в среднем в течение года), что делает тропики теплыми (Stevens 2011). И вертикальное направление (вверх, когда вы стоите на поверхности Земли) перпендикулярно оси вращения Земли на экваторе, в то время как ось вращения и вертикаль на полюсе совпадают; это заставляет вращение Земли влиять на атмосферную циркуляцию сильнее на высоких широтах, чем на низких. Из-за этих двух факторов облака и ливни в тропиках могут возникать более спонтанно, чем в более высоких широтах, где они более жестко контролируются более крупномасштабными силами в атмосфере. Из-за этих различий прогнозировать облака и дождь в тропиках труднее, чем в более высоких широтах. С другой стороны, в тропиках температуру легко прогнозировать, потому что она не сильно меняется.
Стремление контролировать погоду очевидно повсюду. история человечества: от древних ритуалов, направленных на то, чтобы приносить дождь для посевов, до военной операции США «Попай», попытки нарушить линии снабжения путем удлинения Северного Вьетнама муссонов. Наиболее успешные попытки повлиять на погоду включают засев облаков ; к ним относятся методы тумана и слабого слоистого рассеивания, используемые в крупных аэропортах, методы, используемые для увеличения зимних осадков над горами, и методы подавления града.. Недавним примером управления погодой стала подготовка Китая к летним Олимпийским играм 2008. Китай выпустил 1104 ракеты для рассеивания дождя с 21 объекта в городе Пекин, чтобы не допустить дождя во время церемонии открытия игр 8 августа 2008 года. Гу Ху, глава Пекинского муниципального метеорологического бюро ( BMB) подтвердил успех операции: 100 миллиметров выпало в Баодин городе провинции Хэбэй на юго-западе и в районе Фаншань Пекина, где выпало 25 осадков. миллиметров.
Несмотря на то, что нет убедительных доказательств эффективности этих методов, существуют многочисленные доказательства того, что деятельность человека, такая как сельское хозяйство и промышленность, приводит к непреднамеренному изменению погоды:
Последствия непреднамеренной погоды модификация может представлять серьезную угрозу для многих аспектов цивилизации, включая экосистемы, природные ресурсы, производство продуктов питания и волокна, экономическое развитие и здоровье человека.
Микромасштабная метеорология - это исследование короткоживущих атмосферных явлений, меньших, чем мезомасштаб, примерно 1 км или меньше. Эти две ветви метеорологии иногда группируются вместе как «мезомасштабная и микромасштабная метеорология» (МММ) и вместе изучают все явления, меньшие, чем синоптического масштаба ; то есть они изучают особенности, которые обычно слишком малы, чтобы их можно было отобразить на карте погоды. К ним относятся небольшие и, как правило, мимолетные «клубки» облаков и другие мелкие облачные элементы.
На Земле температура обычно колеблется от ± 40 ° C (от 100 ° F до -40 ° F) ежегодно. Диапазон климатов и широт по всей планете может обеспечивать экстремальные температуры за пределами этого диапазона. Самая холодная температура воздуха, когда-либо зарегистрированная на Земле, составляла -89,2 ° C (-128,6 ° F) на станции Восток, Антарктида 21 июля 1983 года. Самая высокая температура воздуха, когда-либо зарегистрированная, была 57,7 ° C (135,9 ° F) в 'Азизия, Ливия, 13 сентября 1922 года, но это значение запрашивается. Самая высокая зарегистрированная среднегодовая температура составила 34,4 ° C (93,9 ° F) в Даллоле, Эфиопия. Самая низкая зарегистрированная среднегодовая температура составила -55,1 ° C (-67,2 ° F) на станции Восток, Антарктида.
. Самая низкая средняя годовая температура в постоянно населенных пунктах - Эврика., Нунавут, в Канаде, где среднегодовая температура составляет -19,7 ° C (-3,5 ° F).
Изучение того, как работает погода на других планетах, было признано полезным для понимания того, как это работает на Земле. Погода на других планетах следует многим из тех же физических принципов, что и погода на Земле, но возникает в разных масштабах и в атмосферах, имеющих другой химический состав. Миссия Кассини-Гюйгенс на Титан обнаружила облака, образованные из метана или этана, которые осаждают дождь, состоящий из жидкого метана и других органических соединений. Атмосфера Земли включает шесть широтных зон циркуляции, по три в каждом полушарии. Напротив, полосатый вид Юпитера показывает много таких зон, Титан имеет единственную струю около 50-й параллели северной широты, а Венера имеет единственную струю около экватора.
Одна из наиболее распространенных струй. известные ориентиры в Солнечной системе, Юпитер, Большое Красное Пятно, - это антициклонический шторм, который, как известно, существовал не менее 300 лет. На других газовых гигантах отсутствие поверхности позволяет ветру развивать огромную скорость: на планете были измерены порывы до 600 метров в секунду (около 2100 км / ч или 1300 миль в час) Нептун. Это создало загадку для планетологов. Погода в конечном итоге создается солнечной энергией, и количество энергии, получаемой Нептуном, составляет лишь около ⁄ 900 энергии, получаемой Землей, однако интенсивность погодных явлений на Нептуне намного больше, чем на Земле. На сегодняшний день самые сильные планетные ветры наблюдаются на внесолнечной планете HD 189733 b, где, как считается, восточные ветры движутся со скоростью более 9600 километров в час (6000 миль в час).
Погода не ограничивается планетными телами. Как и все звезды, Солнечная корона постоянно теряется в космосе, создавая, по сути, очень тонкую атмосферу во всей Солнечной системе. Движение массы, выбрасываемой Солнцем, известно как солнечный ветер. Несоответствия в этом ветре и более крупные события на поверхности звезды, такие как выбросы корональной массы, образуют систему, которая имеет характеристики, аналогичные обычным погодным системам (например, давление и ветер), и обычно известна как космическая погода. Выбросы корональной массы отслеживались в Солнечной системе до Сатурна. Активность этой системы может влиять на планетарные атмосферы и иногда на поверхности. Взаимодействие солнечного ветра с земной атмосферой может вызвать впечатляющие полярные сияния и может нанести ущерб электрически чувствительным системам, таким как электрические сети и радиосигналы. 114>
.