meteorologia
 
Encyklopedia
meteorologia
[gr. metéōros ‘unoszący się w powietrzu’, lógos ‘słowo’, ‘nauka’],
nauka o atmosferze ziemskiej oraz zjawiskach i procesach w niej zachodzących;
jest jedną z gałęzi geofizyki. Często jako synonimów meteorologii używa się określeń „nauki atmosferyczne” lub „fizyka atmosfery”; niekiedy termin „meteorologia” jest używany w znacznie węższym znaczeniu, jako prognozowanie pogody lub nauka o pogodzie. Meteorologia zajmuje się głównie: składem i budową atmosfery ziemskiej, promieniowaniem w atmosferze ziemskiej, obiegiem ciepła w atmosferze i na powierzchni Ziemi, obiegiem wody i zmianami jej stanów skupienia w atmosferze (z uwzględnieniem wpływu podłoża na te procesy), ruchami powietrza w atmosferze, zjawiskami związanymi z elektrycznością w atmosferze ziemskiej oraz zjawiskami optycznymi i akustycznymi; obejmuje metody przewidywania rozwoju i przebiegu procesów atmosferycznych, bada także wpływ człowieka na te procesy oraz zależności między zjawiskami atmosferycznymi a życiem organizmów i różnymi formami praktycznej działalności człowieka. Podstawowym źródłem informacji o procesach atmosferycznych są wyniki bezpośrednich i zdalnych obserwacji i pomiarów meteorologicznych. Ponadto przeprowadza się różne doświadczenia zarówno w laboratoriach, jak i w warunkach naturalnych; często są to kampanie pomiarowe z wykorzystaniem statków, satelitów, samolotów, specjalnie ustawianych masztów i różnorodnych punktów pomiarowych. Korzystając z danych pomiarowych oraz wiedzy fizycznej i matematycznej, konstruuje się modele procesów atmosferycznych, które wykorzystuje się m.in. przy prognozowaniu pogody czy badaniu wpływu działalności człowieka na środowisko. Stosuje się również metody polegające na konstruowaniu fizycznych i matematycznych modeli zjawisk atmosferycznych i na ich badaniu przy użyciu komputerów (wykorzystywane głównie przy prognozowaniu pogody).
Rozróżnia się: meteorologię dynamiczną — zajmującą się dynamiką cyrkulacji atmosferycznej, mikrometeorologię — badającą procesy meteorologiczne zachodzące w małych skalach, meteorologię synoptyczną (potocznie zwaną synoptyką) — zajmującą się analizami stanu atmosfery na danym obszarze i prognozami pogody, a także termodynamikę atmosfery, fizykę chmur i opadów, chemię atmosfery, naukę o promieniowaniu w atmosferze (aktynometrię); rozróżnia się też: meteorologię tropikalną, meteorologię monsunu, meteorologię polarną — dziedziny zajmujące się procesami atmosferycznymi w określonych rejonach Ziemi, oraz meteorologię morską, lotniczą, górską, miejską czy agrometeorologię — badające procesy i zjawiska atmosferyczne związane z konkretnymi zastosowaniami, a także meteorologię satelitarną i radiometeorologię, zajmujące się uzyskiwaniem i interpretacją danych otrzymanych metodami teledetekcji; działem meteorologii jest też aerologia, badająca zjawiska i procesy zachodzace w atmosferze swobodnej (na wysokości od kilkudziesięciu m do 30 km). Meteorologia jest ściśle związana z hydrologią, oceanologią, klimatologią, naukami o środowisku i in.
Historia. Próby zbadania zjawisk atmosferycznych oraz procesów rządzących pogodą i klimatem należą do najstarszych udokumentowanych przejawów działalności naukowej człowieka i spotyka się je we wszystkich kulturach starożytności. Początek badań meteorologicznych we współczesnym znaczeniu przypada na 1. połowę XVII w. i wiąże się z wynalezieniem termometru i barometru. B. Pascal udowodnił wówczas, posługując się barometrem, że ciśnienie atmosferyczne maleje ze wzrostem wysokości nad poziomem morza. Odkryto, że ruchy powietrza w atmosferze podlegają prawom fizyki, wyjaśniono przyczyny powstawania wiatrów. W 1735 angielski fizyk i meteorolog G. Hadley sformułował pierwszy model ogólnej cyrkulacji atmosfery, wyjaśniający istnienie pasatów; nieco później J.H. Lambert opisał powstawanie ruchów konwekcyjnych w atmosferze i podał zależności między ciśnieniem atmosferycznym a przebiegiem ruchów cyrkulacyjnych powietrza. Odkryto też (m.in. H.B. Saussure 1783), że zjawiska pogodowe są związane z temperaturą, wilgotnością i ciśnieniem powietrza. Badania nad przemianami fazowymi wody (m.in. J. Dalton) i rozwój termodynamiki w XVIII w. pozwoliły na wyjaśnienie procesów tworzenia się chmur i opadów. Około 1823 H.W. Brandes opracował pierwszą mapę synoptyczną. Wynalezienie i zastosowanie telegrafu umożliwiło w połowie XIX w. szybkie przesyłanie danych meteorologicznych; 1873 powstała Międzynarodowa Organizacja Meteorologiczna (ang. International Meteorological Organization), która zinstytucjonalizowała międzynarodową wymianę informacji meteorologicznych (1947 przekształcona w Światową Organizację Meteorologiczną). W końcu XIX i na początku XX w. zostały opublikowane prace H.V. Helmholtza, M. Margulesa, przede wszystkim zaś uczonych z tzw. szkoły norweskiej: V.F.K. Bjerknesa, T.H.P. Bergerona, H. Solberga, J.A.B. Bjerknesa, poświęcone cyrkulacji atmosferycznej oraz frontom atmosferycznym i masom powietrza w umiarkowanych szerokościach geograficznych. Zastosowanie praw hydrodynamiki do opisu przepływów atmosferycznych umożliwiło 1922 angielskiemu uczonemu L.F. Richardsonowi opracowanie numerycznej prognozy pogody. Po II wojnie światowej, w związku z rozwojem techniki obliczeniowej, zaczęto stosować w meteorologii metody modelowania matematycznego; w latach 60. amerykański meteorolog E. Lorenz, analizując jeden z modeli atmosfery, odkrył zjawisko chaosu deterministycznego, co znalazło zastosowanie przy opisie układów złożonych we wszystkich dziedzinach nauki, a w meteorologii pozwoliło zrozumieć ograniczenia występujące przy prognozowaniu pogody i zmian klimatycznych. Dalszy rozwój meteorologii był związany z doskonaleniem metod pomiarów i obserwacji meteorologicznych (satelita meteorologiczny, radar, lidar) oraz z doskonaleniem numerycznych metod prognozy pogody, wynikającym ze zwiększania się mocy obliczeniowej komputerów i możliwości transmisji danych oraz z odkrywaniem nowych metod rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych. Obecnie, w związku z bezzałogowymi i planowanymi załogowymi misjami kosmicznymi, zaczyna nabierać znaczenia meteorologia planetarna zajmująca się atmosferami najbliższych planet Układu Słonecznego.
Do rozwoju meteorologii w Polsce w XX w. przyczyniły się prace m.in.: M.P. Rudzkiego, R. Mereckiego, W. Gorczyńskiego, A.B. Dobrowolskiego, R. Gumińskiego, E. Romera, E. Stenza, H. Arctowskiego, T. Kopcewicza. Obecnie meteorologią w Polsce w zakresie związanym bezpośrednio z prognozowaniem pogody zajmuje się Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Badania z dziedziny nowoczesnej meteorologii są prowadzone w Instytucie Geofizyki Uniwersytetu Warszawskiego, na Politechnice Warszawskiej i w Wojskowej Akademii Technicznej, a także w Instytucie Geofizyki PAN i w Instytucie Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania oraz na uniwersyteckich wydziałach geografii i w akademiach rolniczych. Prace z dziedziny meteorologii są publikowane w wydawnictwach Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej oraz w: „Acta Geophisica Polonica” (wydawanym przez Instytut Geofizyki PAN) i „Przeglądzie Geofizycznym” (wydawanym przez Polskie Towarzystwo Geofizyczne).
Ilustracje
Atmosfera ziemska, schemat ogólnej cyrkulacji rys. J. Babicki i L. Maminajszwili/Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia