Obserwacja w meteorologii

Aby poznać sytuację meteorologiczną we wszystkich częściach świata, niezbędna jest obserwacja naszej planety. Dzięki wielu przyrządy obserwacyjne możemy poznać, a nawet przewidzieć warunki meteorologiczne w prawie każdym zakątku planety Ziemi.

Aby poznać stan meteorologii, pomiary wykonywane są w tysiącach stacji meteorologicznych zlokalizowanych nie tylko na lądzie, ale także na morzu, na różnych wysokościach atmosfery i nawet na satelitach z kosmosu. Jak działają urządzenia, które obserwują naszą planetę i jej warunki meteorologiczne? Jak ważne są one z punktu widzenia prognozowania pogody?

Obserwacja w meteorologii

Urządzenia pomiarowe różnych zmiennych meteorologicznych, takich jak ciśnienie, wiatry, wilgotność, opady, temperatury, itp. Znajdują się w stałych pozycjach na całej planecie. Zlokalizowane są zarówno w miejscach na lądzie, jak równiny, góry, doliny, miasta, jak i na trasach wyznaczanych przez statki i samoloty, wykorzystując fakt, że wszyscy mają na pokładzie przyrządy meteorologiczne.

Wykorzystanie, jakie można wykorzystać z informacji dostarczanych przez wszystkie te źródła obserwacji, jest bardzo zróżnicowane: od zwykłego zapisu czasowego w określonych stacjach, po opracowywanie prognoz meteorologicznych. W każdym razie centra meteorologiczne centralizują informacje według obszaru, przetwarzają je, kontrolują ich jakość i przekazują użytkownikom, którzy mogą potrzebować ich do badania atmosfery.

Kiedy informacja o wynikach obserwacji meteorologicznej jest podawana do wiadomości publicznej, nazywa się to raportem meteorologicznym. A zatem, wiadomość nosi tytuł «część«. Wynik obserwacji meteorologicznej można przedstawić zarówno werbalnie, jak i za pomocą reprezentacji. Zwykle stosuje się mapę obserwowanego obszaru i przedstawia na niej zaobserwowane zmienne meteorologiczne i ich ewolucję.

Po zbadaniu zestawu zmiennych meteorologicznych można zbudować modele, które pomogą w ich przewidywaniu. Dla tego, opierają się na wzorcach działania i zachowaniu tych zmiennych meteorologicznych do warunków środowiskowych i jak mogą ewoluować w czasie. Prognozowanie pogody jest bardzo potrzebne w życiu codziennym, aby móc wiedzieć, jaka będzie pogoda w ciągu najbliższych kilku dni i móc działać zgodnie z pogodą.

Modele prognozujące pogodę wykorzystują dane uzyskane po tylu latach zapisów, aby móc sformułować cechy składające się na klimat regionu. Jak wiesz, pogoda to nie to samo, co pogoda. Meteorologia odnosi się stan zmiennych meteorologicznych w określonym czasie. Jednak klimat jest zbiorem tych zmiennych na przestrzeni lat. Na przykład klimat jest polarny, kiedy zmienne takie jak temperatura, opady w postaci śniegu, wiatrów itp. Tworzą zimny klimat, w którym przeważają niskie temperatury poniżej zera stopni.

Aparatura do obserwacji meteorologicznych

Oczywiście podstawą wszelkich obserwacji meteorologicznych są przyrządy meteorologiczne, które służą do wykonywania pomiarów. W tej tabeli podsumowano niektóre z najczęściej używanych instrumentów:

Stacja meteorologiczna ma zwykle kilka takich instrumentów, nawet jeśli są one bardzo kompletne. Aby pomiary zmiennych meteorologicznych były wykonywane prawidłowo, muszą być przeprowadzane zgodnie z kryteriami ustalonymi przez Światowa Organizacja Meteorologiczna. Kryteria te opierają się na prawidłowej lokalizacji, orientacji i warunkach środowiskowych, które mogą wpływać na urządzenia pomiarowe i zmieniać uzyskiwane wyniki.

Aby dane były rygorystyczne, obudowa stacji meteorologicznej musi mieć budkę wartowniczą, rodzaj białej drewnianej klatki umieszczonej 1.5 m od ziemi, wewnątrz której znajdują się termometry, higrometr i ewaporymetr. Ponadto w wielu przypadkach stacje mają wieża meteorologiczna. Umieszczone są na nim urządzenia pomiarowe takie jak termometry, anemometry i łopatki, które informują nas o warunkach meteorologicznych na różnych wysokościach.

Obserwacyjne satelity meteorologiczne

Jak wspomniano wcześniej i bez wątpienia, satelity obserwacyjne są najbardziej złożone, ale takie, które dają dobre wyniki. Pozycja, jaką zajmują satelity na orbicie wokół Ziemi, daje im uprzywilejowaną wizję, znacznie szerszą i bardziej wszechstronną niż jakiekolwiek urządzenie znajdujące się na powierzchni Ziemi.

Satelity odbierają promieniowanie elektromagnetyczne emitowane i odbijane przez Ziemię. Pierwsza pochodzi od siebie, a druga od Słońca, ale przed dotarciem do satelity odbija się od powierzchni ziemi oraz w atmosferze. Satelity wychwytują określone częstotliwości tego promieniowania, o różnym natężeniu w zależności od warunków atmosferycznych, aby później przetworzyć dane i opracować obrazy, które zostaną odebrane na stacjach naziemnych, gdzie zostaną zinterpretowane.

Satelity meteorologiczne można sklasyfikować według orbity, na której się znajdują, oraz według ich typów:

Satelity geostacjonarne

Satelity te obracają się w tym samym czasie, co Ziemia, więc wizualizują tylko stały punkt znajdujący się na równiku Ziemi. Zazwyczaj te satelity znajdują się w bardzo dużych odległościach od Ziemi (około 40.000 km).

Zalety oferowane przez te satelity polegają na tym, że będąc tak daleko, ich pole widzenia jest bardzo szerokie, tak duże jak cała powierzchnia planety. Ponadto dostarczają również w sposób ciągły informacji o określonym obszarze, który chcesz obserwować, i pozwalają na ewolucję meteorologiczną w tym obszarze.

Satelity polarne

Satelity polarne to te, które orbitują znacznie bliżej niż poprzednie (na wysokości od 100 do 200 km), dzięki czemu dają nam lepszy widok na naszą planetę. Wadą jest to, że chociaż oferuje nam obrazy o wyższej rozdzielczości i wyraźniejsze, są w stanie obserwować mniejszą przestrzeń.

Satelita meteorologiczny posiada odpowiednie oprzyrządowanie do wychwytywania informacji o różnych właściwościach planety Ziemia, ale głównie wychwytuje widzialne i podczerwone promieniowanie elektromagnetyczne. Na podstawie tych informacji powstają dwa rodzaje zdjęć satelitarnych, które nazywane są pasmem widma, któremu odpowiadają. Jeśli otrzymane obrazy zostaną umieszczone jeden po drugim, oglądane jako sekwencja, będziemy mogli docenić ruchy chmur, tak jak człowiek pogodowy pokazuje nam codziennie w telewizji.

Rodzaje obserwacji

W zależności od informacji zebranych przez dwa typy satelitów meteorologicznych, możemy sporządzić mapy obserwacyjne z dwoma typami obrazów, które gromadzą satelity: po pierwsze, są to obrazy widoczne w świetle widzialnym, a po drugie te, które są w podczerwieni.

Widoczne obrazy (VIS)

Widoczne obrazy stanowią obraz bardzo podobny do tego, który dostrzeglibyśmy, gdybyśmy byli zlokalizowani na satelicie, ponieważ satelita, podobnie jak nasze oczy, wychwytuje promieniowanie słoneczne po odbiciu się od chmur, lądu lub morza, w zależności od strefa.

Jasność obrazu zależy od trzech czynników: natężenia promieniowania słonecznego, kąta nachylenia słońca i współczynnika odbicia obserwowanego ciała. Średni współczynnik odbicia (lub albedo) układu Ziemia-Atmosfera wynosi 30%, ale, jak widzieliśmy w poprzednim rozdziale, śnieg i niektóre chmury są w stanie odbijać duże ilości światła, więc na widocznym zdjęciu satelitarnym wyglądałyby jaśniej niż na przykład morze.

Chociaż ogólnie chmury są dobrymi reflektorami, ich albedo zależy od grubości i natury cząstek, z których się składają. Na przykład cirrus, będący cienką chmurą utworzoną przez kryształki lodu, ledwo odbija promieniowanie słoneczne, więc trudno go zobaczyć na widzialnym obrazie (są prawie przezroczyste).

Obrazowanie w podczerwieni (IR)

Natężenie promieniowania podczerwonego emitowanego przez ciało jest bezpośrednio związane z jego temperaturą. Zatem wysoka i zimna chmura, taka jak cirrus, na takim obrazie będzie wyglądać bardzo jasno. Pustynia w południe, jeśli nie ma nad nią chmur, pojawi się na obrazie jako bardzo ciemny obszar ze względu na wysoką temperaturę. Obrazy w podczerwieni można wzmocnić kolorystycznie w zależności od temperatury emisji obszaru, ułatwiając w ten sposób identyfikację bardzo zimnych obszarów, zwykle odpowiadających wysoko rozwiniętym wierzchołkom chmur.

Zdjęcia w podczerwieni utrudniają rozróżnienie niskich chmur i mgiełPonieważ ich temperatura jest podobna do temperatury powierzchni, na której się znajdują, mogą być z nią mylone.

Obrazy w podczerwieni są używane głównie w nocy, ponieważ satelity rejestrujące obrazy widzialne nie mają dostępu do światła. Trzeba pomyśleć, że czy to w dzień, czy w nocy, ciała wydzielają ciepło iw zależności od temperatury będą bielsze lub ciemniejsze. Z tego powodu oba typy obserwacji służą do lepszego zestawienia informacji i uzupełnienia ich do maksimum.

Dzięki tym informacjom wiesz już więcej o meteorologii i znaczeniu jej obserwacji, aby tworzyć modele pomocne w prognozowaniu pogody.