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Météorologie

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Météorologie (du grec: μετέωρον, Meteoron, "haut dans le ciel", et λόγος, logos, «connaissance») est le étude scientifique interdisciplinaire de l' atmosphère qui se concentre sur la météo et les prévisions processus (en contraste avec climatologie). Phénomènes météorologiques les phénomènes météorologiques observables qui illuminent et sont expliqués par la science de la météorologie. Ces événements sont liés par les variables qui existent dans la Terre de l 'atmosphère. Ils sont la température , pression, la vapeur d'eau , et les gradients et les interactions de chacune des variables, et leur évolution dans le temps. La majorité des conditions météorologiques observées de la Terre se trouve dans le troposphère.

Météorologie, la climatologie, la physique atmosphérique , et chimie atmosphérique sont sous-disciplines de la sciences de l'atmosphère. Météorologie et de l'hydrologie composent le domaine interdisciplinaire de hydrométéorologie.

Les interactions entre l'atmosphère terrestre et les océans font partie des études couplés océan-atmosphère. Météorologie a des applications dans de nombreux domaines divers tels que l'armée, la production d'énergie, les transports, l'agriculture et la construction.

Sous-classifications

Dans l'étude de l'atmosphère, la météorologie peut être divisé en zones distinctes de l'accent en fonction de la portée temporelle et la portée spatiale d'intérêt. À un extrême de cette échelle est la climatologie. Dans les délais d'heures à jour, la météorologie se sépare en micro, méso et Échelle synoptique. Respectivement, le taille géospatiale de chacun de ces trois échelles concerne directement avec les délais appropriés.

Autres subdivisions sont disponibles sur la base de la nécessité par l'homme ou par les effets uniques, locaux ou généraux qui sont étudiés dans cette sous-classe.

Couche limite la météorologie

Couche limite la météorologie est l'étude des processus dans l' air couche directement au-dessus de la Terre surface s ', connu sous le nom couche limite atmosphérique (ABL) ou peplosphere. Les effets de la surface - chauffage, de refroidissement, et friction - la cause un mélange turbulent dans la couche d'air. Significatif flux de la chaleur, la matière , ou dynamique sur des échelles de temps de moins d'une journée sont advectées par des mouvements turbulents. Couche limite météorologie comprend l'étude de tous les types de limite de surface, y compris atmosphère océan, lac, terrains urbains et terres non urbaines.

Méso-échelle

Méso-échelle est l'étude des phénomènes atmosphériques qui a échelles horizontales allant de limites microscopique des limites à l'échelle synoptique et une échelle verticale qui commence à la surface de la terre, notamment la couche limite atmosphérique, troposphère, tropopause, et la section inférieure de la stratosphère. Calendriers méso-échelle durent de moins d'une journée pour la durée de vie de l'événement, qui dans certains cas peut être semaine. Les événements d'intérêt sont généralement orages , lignes de grains, fronts, bandes de précipitation dans tropicale et cyclones extratropicaux et systèmes météorologiques générés topographiquement tels que les vagues de montagne et les brises de mer et de terre.

NOAA: analyse météorologique à grande échelle synoptique.
Échelle synoptique

Échelle synoptique est généralement de grandes dynamiques territoriales visées au coordonnées horizontale et par rapport au temps. Les phénomènes décrits généralement par météorologie synoptique inclure des événements comme les cyclones extratropicaux, creux et de crêtes baroclines, zones frontales, et dans une certaine mesure jets. Tous ces éléments sont généralement donnés sur les cartes météorologiques pour une durée déterminée. L'échelle horizontale minimale de phénomènes synoptiques sont limitées à l'espacement entre stations d'observation en surface.

Les températures de surface de la mer moyenne annuelle.
Échelle globale

Météorologie échelle mondiale est l'étude des conditions météorologiques liées au transport de la chaleur des tropiques à la pôles. En outre, de très grandes oscillations d'échelle sont d'importance. Ces oscillations ont des périodes de temps plus longues que généralement un cycle saisonnier annuel complet, comme ENSO , AOP, MJO, etc. échelle mondiale pousse les seuils de la perception de la météorologie dans la climatologie. La définition traditionnelle du climat est poussé à de plus grandes échelles de temps avec la poursuite de la compréhension de la façon dont les oscillations mondiaux causent deux perturbations climatiques et météorologiques dans le synoptique et délais méso-échelle.

Prévision numérique du temps est une préoccupation principale dans la compréhension de l'interaction air-mer, la météorologie tropicale, la prévisibilité atmosphérique, et troposphérique / processus stratosphériques .. Actuellement (2007) Naval Research Laboratory à Monterey produit le modèle atmosphérique appelé NOGAPS, un modèle atmosphérique à l'échelle mondiale, cette modèle est exécuté sur le plan opérationnel de la Flotte numérique météorologie et océanographie Centre. Il ya plusieurs autres modèles atmosphériques mondiaux.

La météorologie dynamique

La météorologie dynamique se concentre généralement sur les la physique de l'atmosphère. L'idée de colis air est utilisé pour définir le plus petit élément de l'atmosphère, tout en ignorant la nature chimique et moléculaire discrète de l'atmosphère. Une particule d'air est défini comme un point dans le continuum fluide de l'atmosphère. Les lois fondamentales de la dynamique des fluides, thermodynamique, et le mouvement sont utilisés pour étudier l'atmosphère. Les grandeurs physiques qui caractérisent l'état de l'atmosphère sont la température, la densité, la pression, etc. Ces variables ont des valeurs uniques dans le continuum.

Météorologie aéronautique

Aviation offres de météorologie avec l'impact de la météo sur la gestion de la circulation aérienne. Il est important pour les équipages aériens de comprendre les implications de la météo sur leur plan de vol ainsi que leurs avions, comme indiqué par le Manuel d'information aéronautique:

Les effets de la glace sur les aéronefs sont cumulatifs poussée est réduite, la traînée augmente, ascenseur diminue, et le poids augmente. Les résultats sont une diminution de la vitesse de décrochage et une détérioration des performances de l'avion. Dans les cas extrêmes, de 2 à 3 pouces de glace peuvent se former sur le bord d'attaque de la pale en moins de 5 minutes. Il faut, mais 1/2 pouce de glace pour réduire la puissance de levage de certains avions de 50 pour cent et augmente la résistance de frottement par un pourcentage égal.

Météorologie agricole

Les météorologues, pédologues , hydrologues et agricoles, agronomes sont les personnes concernées par l'étude des effets de la météo et du climat sur la distribution des plantes, le rendement des cultures, utilisation de l'eau, phénologie du développement des plantes et des animaux, et le bilan énergétique des écosystèmes gérés et naturels. Inversement, ils sont intéressés dans le rôle de la végétation sur le climat et la météo.

Hydrométéorologie

Hydrométéorologie est la branche de la météorologie qui traite avec le cycle hydrologique , le budget de l'eau, et les statistiques de précipitations de tempêtes. Un hydrométéorologue prépare et publie les prévisions d'accumulation de précipitations (quantitative), de fortes pluies, fortes chutes de neige, et met en évidence les zones avec un potentiel de crues éclair. Typiquement, la gamme de connaissances qui est nécessaire chevauche la climatologie, météorologie synoptique et à moyenne échelle, et d'autres géosciences.

Histoire

réseaux d'observation et les prévisions météorologiques

L'arrivée de la télégraphe électrique en 1837 a donné, pour la première fois, une méthode pratique pour recueillir rapidement observations météorologiques de surface d'une large zone. Ces données pourraient être utilisées pour produire des cartes de l'état de l'atmosphère pour une région près de la surface de la Terre et d'étudier comment ces Etats ont évolué à travers le temps. Pour faire des prévisions météorologiques fréquents basés sur ces données requis un réseau fiable d'observations, mais ce ne est qu'en 1849 que le Smithsonian Institution a commencé à établir un réseau d'observation à travers le Etats-Unis sous la direction de Joseph Henry. Réseaux d'observation similaires ont été établis dans l'Europe à cette époque. En 1854, le Royaume-Uni gouvernement a nommé Robert FitzRoy au nouveau bureau de météorologie étatiste de la Chambre de commerce avec le rôle de la collecte des observations météorologiques en mer. Le bureau est devenu le FitzRoy Bureau météorologique Royaume-Uni en 1854, le premier service météorologique national dans le monde. Les premières prévisions météorologiques quotidiennes faites par le Bureau de FitzRoy ont été publiés dans Le journal The Times en 1860. L'année suivante, un système a été introduit de cônes de signalisation levage de tempête à principaux ports où l'on attendait un coup de vent.

Au cours des 50 prochaines années, de nombreux pays ont établi des services météorologiques nationaux: météorologique finlandais Bureau Central (1881) a été formé à partir d'une partie de l'Observatoire magnétique de Université d'Helsinki; Service météorologique indien (1889) établi à la suite de cyclones tropicaux et mousson liés famines dans les décennies précédentes; États-Unis Weather Bureau (1890) a été créé en vertu de la Département de l'Agriculture des États-Unis; Bureau australien de météorologie (1905) établi par une loi météorologie d'unifier les services météorologiques de l'État existants.

Effet de Coriolis

La compréhension de la cinématique de la façon précise la rotation de la Terre affecte le débit d'air est dans un premier temps partiel. La fin du 19ème siècle, la pleine mesure de la grande échelle de l'interaction force du gradient de pression et force de déviation que dans la fin provoque masses d'air se déplacer le long isobares a été entendu. Au début du 20e siècle, cette force de déviation a été nommé Effet de Coriolis après Gaspard-Gustave Coriolis, qui avait publié en 1835 sur le rendement énergétique des machines avec des pièces rotatives, telles que roues hydrauliques. En 1856, William Ferrel proposé l'existence d'un cellule de circulation dans les latitudes moyennes avec l'air étant dévié par les force de Coriolis pour créer les vents d'ouest dominants.

Prévision numérique du temps

Un météorologue à la console de l'IBM 7090 dans la prévision numérique du temps Corps commun. c. 1965

En 1904, le scientifique norvégien Vilhelm Bjerknes première postule que le pronostic de la météo est possible à partir de calculs basés sur lois naturelles.

Au début du 20e siècle, les progrès dans la compréhension de la physique atmosphérique conduit à la fondation de moderne prévision numérique du temps. En 1922, Lewis Fry Richardson a publié "Les prévisions météorologiques par un procédé numérique», qui décrit comment petits termes dans les équations qui régissent la dynamique des fluides flux atmosphérique pourraient être négligés pour permettre des solutions numériques pour être trouvé. Cependant, le grand nombre de calculs requis était trop grand pour être achevé sans l'utilisation d'ordinateurs.

A cette époque en Norvège un groupe de météorologues dirigée par Vilhelm Bjerknes a développé le modèle qui explique la génération, l'intensification et la décadence ultime (le cycle de vie) de cyclones des latitudes moyennes, en introduisant l'idée de fronts, ce est-frontières, nettement définis entre les masses d'air. Le groupe inclus Carl-Gustaf Rossby (qui fut le premier à expliquer le grand flux atmosphérique à grande échelle en termes de la dynamique des fluides), Tor Bergeron (qui a d'abord déterminé le mécanisme par lequel les formes de pluie) et Jacob Bjerknes.

À partir des années 1950, numériques expériences avec les ordinateurs sont devenus réalisables. Les premières prévisions météorologiques proviennent de cette façon utilisée barotrope (ce qui signifie, de plain-vertical) modèles, et pourrait prédire avec succès le mouvement à grande échelle des latitudes moyennes Ondes de Rossby, qui est, le motif de bas atmosphériques et sommets.

Dans les années 1960, le la nature chaotique de l'atmosphère a été observé et compris par Edward Lorenz, fondateur du domaine de la théorie du chaos . Ces progrès ont conduit à l'utilisation actuelle de la prévision d'ensemble dans la plupart des grands centres de prévision, pour tenir compte de l'incertitude résultant de la nature chaotique de l'atmosphère.

Équipement

Image satellite du L'ouragan Hugo avec un dépression polaire visible en haut de l'image.

De manière générale, chaque science a ses propres ensembles uniques de matériel de laboratoire. Toutefois, la météorologie est une science qui ne utilise pas l'équipement de laboratoire beaucoup, mais se appuie davantage sur le matériel d'observation mode champ. Dans certains aspects, cela peut faire des observations simples glissent sur le côté erronée.

En science, une observation, ou observable, est une idée abstraite qui peuvent être mesurés et les données peuvent être prises. Dans l'atmosphère, il ya beaucoup de choses ou les qualités de l'atmosphère qui peut être mesuré. Pluie, qui peut être observé, ou ne importe où et à tout moment considéré était l'un des premiers à être mesurées par le passé. En outre, deux autres qualités sont mesurées avec précision vent et l'humidité. Aucune de ces peut être vu, mais peut être ressenti. Les dispositifs de mesure de ces trois surgirent dans le milieu du 15e siècle et étaient respectivement pluviomètre, le anémomètre, et de la hygromètre.

Des ensembles de mesures de surface sont données importantes sur les météorologues. Ils donnent un aperçu d'une variété de conditions météorologiques à un seul endroit et sont généralement à un station météo, un navire ou d'un bouée météorologique. Les mesures prises à une station météo peuvent inclure ne importe quel nombre d'observables atmosphériques. Habituellement, la température , pression, vent mesures, et humidité sont les variables qui sont mesurées par un thermomètre, baromètre, anémomètre, et hygromètre, respectivement.

Données aérologiques sont d'une importance cruciale pour la prévision météorologique. La technique la plus largement utilisée est lancements de radiosondes. Complétant la radiosondes une réseau de collection d'aéronefs est organisé par le Organisation météorologique mondiale.

Télédétection, tel qu'il est utilisé en météorologie, est le concept de la collecte de données à des événements météorologiques éloignées et produire ultérieurement, des informations météo. Les types communs de télédétection sont Radar , Lidar et satellites (ou photogrammétrie). Chaque recueille des données sur l'atmosphère à partir d'un emplacement distant et, généralement, stocke les données lorsque l'instrument se trouve. RADAR et LIDAR ne sont pas passifs parce que les deux utilisation rayonnement EM pour éclairer une partie spécifique de l'atmosphère.

Le 1960 lancement de la première réussie satellite météorologique, TIROS-1, a marqué le début de l'ère où l'information de temps est devenu disponible au niveau mondial. Les satellites météorologiques ainsi que plusieurs satellites à usage général observation de la terre autour de la terre à différentes altitudes sont devenus un outil indispensable pour étudier un large éventail de phénomènes des feux de forêt à El Niño .

Au cours des dernières années, les modèles climatiques ont été développés qui disposent d'une résolution comparable aux anciens modèles de prévision météorologique. Ces modèles climatiques sont utilisées pour étudier à long terme au climat , tels que les changements quels effets peuvent être causés par l'émission humaine de gaz à effet de serre .

Prévision météo

Prévisions des pressions de surface cinq jours dans l'avenir pour le nord du Pacifique, Amérique du Nord, et l'océan Atlantique nord.

Les prévisions météorologiques est l'application de la science et de la technologie pour prédire l'état de l' atmosphère pour un temps futur et un endroit donné. Les êtres humains ont tenté de prévoir le temps de façon informelle depuis des millénaires, et officiellement depuis au moins le XIXe siècle. Les prévisions météorologiques sont faites par la collecte quantitative des données sur l'état actuel de l'atmosphère et en utilisant la compréhension scientifique des processus atmosphériques de projeter comment l'atmosphère va évoluer.

Une fois un effort tous humains basée principalement sur des changements dans pression barométrique, les conditions météorologiques actuelles et l'état du ciel, modèles de prévision sont maintenant utilisés pour déterminer les conditions futures. Entrée humaine est toujours nécessaire de choisir le meilleur modèle possible de prévision de fonder les prévisions sur, ce qui implique des compétences de reconnaissance de formes, téléconnexions, la connaissance de la performance du modèle, et la connaissance de biais des modèles. Le chaotique nature de l'atmosphère, la puissance de calcul imposante requise pour résoudre les équations qui décrivent l'atmosphère, l'erreur de mesure impliqué dans les conditions initiales, et une compréhension incomplète des processus atmosphériques signifie que les prévisions deviennent moins précis que la différence dans le temps actuel et le temps pendant lequel la prévision est en cours (le choix de la prévision) augmente. L'utilisation d'ensembles et modèle consensus aider à réduire l'erreur et choisir le résultat le plus probable.

Il existe une variété d'utilisateurs finaux les prévisions météorologiques. Les avertissements météorologiques sont des prévisions importantes car elles sont utilisées pour protéger la vie et la propriété. Prévisions fondées sur la température et les précipitations sont importantes pour l'agriculture , et donc à des négociants de produits de base dans les marchés boursiers. prévisions de température sont utilisés par les entreprises de services publics pour estimer la demande au cours des prochains jours. Sur une base quotidienne, les gens utilisent les prévisions météorologiques afin de déterminer ce qu'il faut porter sur un jour donné. Depuis activités de plein air sont fortement réduites par de fortes pluies , de neige et de la le refroidissement éolien, les prévisions peuvent être utilisées pour planifier les activités autour de ces événements, et de planifier à l'avance et de survivre eux.

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