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Meteorologia

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Meteorologia (do grego: μετέωρον, Meteoron, "no alto do céu", e λόγος, logotipos, "conhecimento") é o estudo científico interdisciplinar da atmosfera que se concentra no tempo dos processos e previsão (em contraste com climatologia). Fenômenos meteorológicos são eventos climáticos observáveis que iluminam e são explicadas pela ciência da meteorologia. Esses eventos estão vinculados pelas variáveis que existem na Terra atmosfera 's. Eles são a temperatura , pressão, vapor de água , e os gradientes e interacções de cada variável, e a sua variação com o tempo. A maioria do tempo observada da Terra está localizado na troposfera.

Meteorologia, climatologia, física atmosférica e química atmosférica são sub-disciplinas da ciências atmosféricas. Meteorologia e hidrologia compor o campo interdisciplinar de hidrometeorologia.

As interações entre a atmosfera da Terra e os oceanos são parte de estudos oceano-atmosfera acoplados. Meteorologia tem aplicação em diversos campos, como os militares, a produção de energia, transportes, agricultura e construção.

Subclassificações

No estudo da atmosfera, meteorologia pode ser dividida em áreas distintas da ênfase dependendo do alcance temporal e espacial âmbito de interesse. Em um extremo dessa escala é climatologia. Nas escalas de tempo de horas a dias, meteorologia separa em micro, meso e meteorologia sinótica. Respectivamente, o geoespacial tamanho de cada uma dessas três escalas relaciona directamente com a escala de tempo apropriado.

Outras subclassificações estão disponíveis com base na necessidade por seres humanos, ou pelos efeitos únicos, locais ou gerais que são estudadas dentro dessa sub-classe.

Camada de meteorologia Boundary

Meteorologia camada limite é o estudo dos processos no ar camada diretamente acima da Terra superfície 's, conhecido como o camada atmosférica limite (ABL) ou peplosphere. Os efeitos da superfície - aquecimento, refrigeração e fricção - causa mistura turbulenta no interior da camada de ar. Significativo fluxos de calor, importa , ou impulso em escalas de tempo de menos de um dia são advectado por movimentos turbulentos. Camada de meteorologia limite inclui o estudo de todos os tipos de superfície-atmosfera fronteira, incluindo oceano, lago, terrenos urbanos e terras não-urbana.

Meteorologia de mesoescala

Meteorologia de mesoescala é o estudo de fenômenos atmosféricos que tem escalas horizontais que variam de limites em microescala para limites de escala sinótica e uma escala vertical que começa na superfície da Terra e inclui a camada limite atmosférica, troposfera, tropopausa, ea seção inferior do estratosfera. Prazos mesoescala durar entre menos de um dia para o tempo de vida do evento, o que em alguns casos pode ser semanas. Os eventos normalmente são de interesse trovoadas , linhas de instabilidade, frentes, bandas de precipitação em tropical e ciclones extratropicais e sistemas meteorológicos topograficamente gerados como ondas de montanha e brisa do mar ea terra.

NOAA: análise de tempo de escala sinótica.
Escala sinótica

Meteorologia sinótica é geralmente grandes dinâmicas territoriais referidas no coordenadas horizontal e com respeito ao tempo. Os fenómenos descritos pelos tipicamente meteorologia sinótica incluem eventos como ciclones extratropicais, calhas baroclínicas e cumes, zonas frontais, e para alguns jatos de extensão. Todos estes são normalmente dado em mapas meteorológicos para um momento específico. A escala horizontal mínima de fenómenos sinóptica estão limitados ao espaçamento entre estações de observação de superfície.

As temperaturas da superfície do mar médios anuais.
Escala global

Meteorologia escala global é o estudo de padrões climáticos relacionada com o transporte de calor dos trópicos para o pólos. Além disso, as oscilações muito grande escala são de importância. Essas oscilações têm períodos de tempo mais longos do que normalmente um ciclo sazonal anual completo, tais como ENSO , DOP, MJO, etc. escala global empurra os limites da percepção da meteorologia em climatologia. A definição tradicional de clima é empurrada para prazos maiores com a melhor compreensão de como as oscilações globais causar ambos os distúrbios climáticos e meteorológicos no sinóptica e prazos de mesoescala.

Previsão Numérica de Tempo é um foco principal na interação compreensão ar-mar, meteorologia tropical, previsibilidade atmosférica, e troposférico / processos estratosféricos .. Atualmente (2007) Laboratório de Pesquisa Naval em Monterey produz o modelo atmosférico chamado NOGAPS, um modelo atmosférico escala global, este modelo é executado operacionalmente na Frota Numérica Meteorologia e Oceanografia Centre. Existem vários outros modelos atmosféricos globais.

Meteorologia dinâmico

Meteorologia dinâmico geralmente se concentra nas física da atmosfera. A idéia de parcela de ar é usado para definir o elemento mais pequeno da atmosfera, ignorando a natureza molecular e química discreta da atmosfera. Uma parcela de ar é definida como um ponto no continuum de fluido da atmosfera. As leis fundamentais da dinâmica de fluidos, a termodinâmica, e movimento são usados para estudar a atmosfera. As quantidades físicas que caracterizam o estado da atmosfera são a temperatura, densidade, pressão, etc. Estas variáveis têm os valores originais no processo contínuo.

Meteorologia da aviação

Aviação meteorologia trata do impacto do clima na gestão do tráfego aéreo. É importante para tripulações de entender as implicações de tempo no seu plano de vôo, bem como as suas aeronaves, como observou o Manual de Informação Aeronáutica:

Os efeitos do gelo em aeronaves são cumulativas de impulso é reduzido, resistência aumenta, diminui elevador, e aumento de peso. Os resultados são uma diminuição da velocidade de estol e uma deterioração da performance da aeronave. Em casos extremos, 2-3 polegadas de gelo pode formar sobre o bordo de ataque do aerofólio em menos de 5 minutos. Demora, mas 1/2 polegada de gelo para reduzir o poder de elevação de algumas aeronaves em 50 por cento e aumenta o arrasto de atrito por uma porcentagem igual.

Meteorologia agrícola

Os meteorologistas, cientistas do solo , hidrólogos agrícolas, e agrônomos estão interessados em estudar os efeitos do tempo e do clima sobre a distribuição de plantas, o rendimento das culturas, a eficiência do uso da água, fenologia de desenvolvimento da planta e animal, e do balanço energético dos ecossistemas gerenciados e naturais. Por outro lado, eles estão interessados no papel da vegetação no clima e tempo.

Hidrometeorologia

Hidrometeorologia é o ramo da meteorologia que trata do ciclo hidrológico , o orçamento de água, e as estatísticas de chuva de tempestades. A hydrometeorologist prepara e emite previsões de acumulação de precipitação (quantitativa), chuva forte, neve pesada, e destaca as áreas com potencial para enchentes. Tipicamente a gama de conhecimento que é necessário se sobrepõe a climatologia, meteorologia sinótica e de mesoescala, e outros geociências.

História

Redes de observação e previsão do tempo

A chegada do telégrafo eléctrico em 1837 proporcionou, pela primeira vez, um método prático para a recolha rapidamente observações meteorológicas de superfície de uma vasta área. Estes dados podem ser utilizados para produzir mapas do estado da atmosfera para uma região perto da superfície da Terra e estudar como esses estados evoluiu ao longo do tempo. Para fazer previsões de tempo freqüentes com base nesses dados necessária uma rede confiável de observações, mas não foi até 1849 que a Smithsonian Institution começou a estabelecer uma rede de observação em todo o Estados Unidos , sob a liderança de Joseph Henry. Redes de observação semelhantes foram estabelecidos em Europa neste momento. Em 1854, o Reino Unido governo nomeou Robert FitzRoy para o novo cargo de Meteorologia Estatista ao Conselho de Comércio com o papel de reunir observações meteorológicas no mar. O escritório de FitzRoy tornou-se o United Kingdom Meteorological Office em 1854, o primeiro serviço meteorológico nacional no mundo. As primeiras previsões meteorológicas diárias feitas pelo Gabinete do FitzRoy foram publicados em O jornal The Times, em 1860. No ano seguinte, um sistema foi introduzido de cones de aviso de elevação tempestade nos portos principais, quando um vendaval era esperado.

Ao longo dos próximos 50 anos, muitos países estabeleceram serviços meteorológicos nacionais: Finnish Meteorological Escritório Central (1881) foi formado a partir de parte do Observatório Magnético de Universidade de Helsínquia; ?ndia Department (1889) Meteorológica estabelecida após ciclone tropical e monção relacionadas fomes nas décadas anteriores; United States Weather Bureau (1890) foi criado no âmbito do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos; Escritório Australiano de Meteorologia (1905) estabelecido por uma lei Meteorologia para unificar os serviços meteorológicos estatais existentes.

Efeito Coriolis

Compreendendo a cinemática do exactamente como a rotação da Terra afecta o fluxo de ar era parcial em primeiro lugar. No final do século 19 toda a extensão da interação da grande escala de força do gradiente de pressão e força de desvio que no final faz com que as massas de ar se mova ao longo isobars foi entendida. No início do século 20 esta força de desvio foi nomeado o Efeito Coriolis depois Gaspard-Gustave Coriolis, que tinha publicado em 1835 sobre a produção de energia de máquinas com peças rotativas, tais como rodas d'água. Em 1856, William Ferrel propôs a existência de um célula de circulação nas latitudes médias com ar sendo desviado pelas Coriolis forçar para criar os ventos de oeste prevalecentes.

Previsão numérica de tempo

Um meteorologista no console do IBM 7090 na Unidade de Previsão Numérica do Tempo Comum. c. 1965

Em 1904, o cientista norueguês Vilhelm Bjerknes primeiro postulado que o prognóstico do tempo é possível a partir de cálculos baseados em leis naturais.

No início do século 20, os avanços na compreensão da física atmosférica levou à fundação da moderna previsão numérica de tempo. Em 1922, Lewis Fry Richardson publicou "previsão do tempo por processo numérico", que descreveu como pequenas termos da dinâmica de fluidos equações que regem o escoamento atmosférico poderia ser negligenciada para permitir soluções numéricas para ser encontrado. No entanto, o grande número de cálculos necessários era muito grande para ser concluída sem o uso de computadores.

Neste momento na Noruega um grupo de meteorologistas liderada por Vilhelm Bjerknes desenvolveu o modelo que explica a geração, a intensificação e decadência final (o ciclo de vida) de ciclones de latitude média, introduzindo a idéia de frentes, limites ou seja, nitidamente definidos entre massas de ar. O grupo incluiu Carl Gustaf-Rossby (que foi o primeiro a explicar o escoamento atmosférico em larga escala em termos de dinâmica de fluidos), Tor Bergeron (que primeiro determinou o mecanismo pelo qual as formas de chuva) e Jacob Bjerknes.

Começando na década de 1950, numéricos experimentos com computadores tornou-se viável. As primeiras previsões de tempo derivado dessa maneira usado barotrópica (que significa,-nível vertical único) modelos, e poderia prever com sucesso o movimento em larga escala de latitudes médias Rossby ondas, isto é, o padrão de atmosféricas e baixos highs.

Na década de 1960, o natureza caótica da atmosfera foi observada pela primeira vez e compreendido por Edward Lorenz, fundando o campo da teoria do caos . Estes avanços levaram à actual utilização de previsão conjunto na maioria dos grandes centros de previsão, para ter em conta a incerteza decorrente da natureza caótica da atmosfera.

Equipamento

Imagem de satélite Furacão Hugo com um polar baixo visível na parte superior da imagem.

De modo geral, cada ciência tem seus próprios conjuntos exclusivos de equipamentos de laboratório. No entanto, a meteorologia é uma ciência que não usa muito equipamentos de laboratório, mas confia mais em equipamento de observação do modo de campo. Em alguns aspectos, isso pode fazer observações simples deslizar do lado errônea.

Na ciência, uma observação, ou observável, é uma idéia abstrata que pode ser medido e os dados podem ser tomadas. Na atmosfera, existem muitas coisas ou qualidades de a atmosfera que pode ser medido. Chuva, que pode ser observado, ou visto em qualquer lugar ea qualquer hora foi um dos primeiros a serem medidos historicamente. Além disso, duas outras qualidades medidos com precisão são vento e umidade. Nenhuma delas pode ser visto, mas pode ser sentida. Os dispositivos para medir estes três surgiram em meados da década de 15 do século e foram, respectivamente, a pluviômetro, o anemômetro, eo higrômetro.

Conjuntos de medições de superfície são dados importantes para os meteorologistas. Eles dão um instantâneo de uma variedade de condições climáticas em um único local e são geralmente em um estação meteorológica, um navio ou um bóia meteorológica. As medições feitas em uma estação meteorológica pode incluir qualquer número de parâmetros de detecção atmosféricas. Normalmente, a temperatura , pressão, vento medições, e humidade são as variáveis que são medidos por um termômetro, barómetro, anemômetro, e higrômetro, respectivamente.

Dados de ar superior são de importância crucial para a previsão do tempo. A técnica mais utilizada é de lançamentos radiossondas. Completando o radiossondas um rede de coleta de aeronaves é organizado pela Organização Meteorológica Mundial.

Sensoriamento remoto, como usado em meteorologia, é o conceito de coleta de dados de eventos climáticos remotos e produzindo subsequentemente informações sobre o tempo. Os tipos mais comuns de sensoriamento remoto são Radar , Lidar, e satélites (ou fotogrametria). Cada coleta dados sobre a atmosfera de um local remoto e, geralmente, armazena os dados em que o instrumento está localizado. RADAR e LIDAR não são passivos, pois tanto o uso de radiação EM para iluminar uma porção específica da atmosfera.

O 1960 lançamento do primeiro sucesso satélite meteorológico, TIROS-1, marcou o início da era onde a informação tempo tornou-se disponível globalmente. Os satélites meteorológicos, juntamente com mais satélites para uso geral de observação da Terra que circunda a terra em várias altitudes tornaram-se uma ferramenta indispensável para o estudo de uma ampla gama de fenômenos de incêndios florestais para El Niño .

Nos últimos anos, os modelos climáticos têm sido desenvolvidos que apresentam uma resolução comparável a modelos mais antigos de previsão do tempo. Estes modelos climáticos são usados para investigar a longo prazo do clima mudanças, tais como os efeitos que podem ser causados por emissões humanas de gases de efeito estufa .

A previsão do tempo

Previsão de pressões superficiais cinco dias para o futuro para o norte do Pacífico, América do Norte, e no norte do oceano Atlântico.

Previsão do tempo é a aplicação da ciência e da tecnologia para prever o estado do ambiente para um tempo futuro e um determinado local. Os seres humanos têm tentado prever o tempo informalmente por milênios, e formalmente, pelo menos desde o século XIX. As previsões meteorológicas são feitas através da recolha quantitativa dados sobre o estado atual da atmosfera e usando a compreensão científica dos processos atmosféricos para projetar como a atmosfera irá evoluir.

Uma vez que um esforço todos humanos baseada principalmente nas alterações das pressão barométrica, as condições meteorológicas atuais, e céu condição, modelos de previsão são agora usados para determinar as condições futuras. Input humano ainda é obrigado a escolher o melhor modelo de previsão possível basear a previsão em cima, que envolve habilidades de reconhecimento de padrões, teleconecções, conhecimento do desempenho do modelo, e conhecimento de preconceitos modelo. A caótica natureza da atmosfera, o poder computacional maciço necessário para resolver as equações que descrevem a atmosfera, erro envolvido na mensuração das condições iniciais, e uma compreensão incompleta dos processos atmosféricos significa que as previsões se tornam menos precisos como a diferença de tempo atual eo tempo durante o qual a previsão é efectuada (o intervalo da previsão) aumenta. A utilização de conjuntos e modelo de consenso ajudar a diminuir o erro e escolher o resultado mais provável.

Há uma variedade de usuários finais para previsões meteorológicas. Alertas meteorológicos são previsões de importantes porque eles são usados para proteger a vida ea propriedade. As previsões com base na temperatura e precipitação são importantes para a agricultura , e, portanto, para os traders de commodities nos mercados de ações. Previsões de temperatura são usados por empresas de utilidade pública para estimar a demanda nos próximos dias. Em uma base diária, as pessoas usam previsões de tempo para determinar o que vestir em um determinado dia. Como as atividades ao ar livre são severamente restringida por pesados chuva , neve e do vento frio, as previsões podem ser usados para planejar as atividades em torno desses eventos, e planejar com antecedência e sobreviver a eles.

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