О метеорологической информации. Метеорология

На пути изучения крупномасштабной циркуляции стоят большие трудности, определяемые недостаточностью данных сети метеорологических и аэрологических станций.

Существующая на земном шаре сеть метеорологических станций не удовлетворяет постановке самых различных задач для исследований общей циркуляции атмосферы и не позволяет использовать созданные модели прогноза погоды малой заблаговременности.

Южное полушарие и экваториальная зона настолько плохо освещены данными метеорологических и аэрологических наблюдений, что ряд исследований, выполняемых для территории северного полушария, невозможно применить к южному. Отсутствие необходимых данных наблюдений является большим тормозом для исследования общей циркуляции атмосферы.

Для успешного решения различных задач крупномасштабной циркуляции необходимо организовать более густую сеть аэрологического зондирования атмосферы, сеть ракетных станций и т. п. Эта сложная задача должна быть решена в ближайшее время.

Метеорологические спутники уже помогают получать сведения об облачности и уходящей радиации, возникновении и развитии тропических циклонов. По облачности составляются глобальные карты атмосферной циркуляции. По уходящей радиации получают данные о радиационном балансе системы Земля—атмосфера.

С помощью метеорологических спутников поступают сведения об облачности, границах льда и снега в дневное и ночное время суток. Проводимое интенсивное усовершенствование приемной аппаратуры спутников позволяет надеяться, что в скором времени с их помощью будут получены более точные сведения о радиационных потоках в различных участках спектра и другие данные, необходимые для воссоздания поля температуры на различных высотах.

Большую роль в сборе сведений должны играть так называемые неподвижные метеорологические спутники, т. е. спутники, вращающиеся с угловой скоростью вращения Земли.

Такие спутники, запущенные на высоту около 36 тыс. км, будут как бы неподвижно стоять относительно Земли над экваториальной зоной западного и восточного полушарий и снабжать метеорологической информацией. Это позволит прослеживать развитие атмосферных процессов на всем земном шаре.

С помощью искусственных спутников Земли, кроме получения фотографий облачности, уже пытаются определять вертикальные профили температуры и влажности атмосферы. Спутниковый датчик в полосе инфракрасного поглощения регистрирует температуру воздуха на высотах (потоки радиации могут быть переведены в температуру).

С геостационарных спутников можно будет получать данные о ветре путем последовательных передач изображения движущихся облаков. Такие спутники станут эффективным средством приема и передачи автоматических наблюдений с кораблей, буйковых станций, трансозондов, радиозондов и даже станций, расположенных на материках.

Иначе говоря, искусственные спутники Земли одновременно с увеличением обычных данных наблюдений смогут в глобальном масштабе обеспечить измерениями метеорологических элементов, столь необходимыми для разработки методов долгосрочных прогнозов погоды. Кстати, расчеты показывают экономическую выгодность создания и использования метеорологических спутников Земли.

Правда, еще многое в измерениях метеорологических спутников нуждается в усовершенствовании. В частности, измерение профиля температуры воздуха и водяного пара требует приемлемой точности, особенно в плотных облаках.

В изучении глобальной атмосферной циркуляции большую пользу могут принести и трансозонды. В сочетании с метеорологическими спутниками они значительно увеличат возможности исследователей.

Серия таких трансозондов, запущенных в свободный полет над северным и южным полушариями на разные высоты, даст информацию, ценность которой неоспорима. Такие трансозонды необходимо запускать не только в средних и высоких широтах, но и в низких широтах, особенно в экваториальной зоне. По траекториям полетов будет возможно более точно рассчитать количество переносимого воздуха через экватор.

С увеличением средств наблюдений очень возрастает количество метеорологической информации. Чтобы успешно использовать ее, необходимо автоматизировать весь процесс поступления и обработки данных с использованием ЭВМ. Подобная работа уже ведется применительно к спутниковой информации и уже сделаны заметные успехи.

Процессы автоматизации приема и обработки непрерывно возрастающей информации, а также усовершенствования приемов объективного анализа являются первостепенными. Чтобы как-то восполнить пробелы в недостатке данных наблюдений, Программой исследований глобальных атмосферных процессов (ПИГАП) предусмотрена организация международного так называемого тропического эксперимента в 1973 г. и глобального эксперимента в 1976 г.

В период тропического эксперимента должны быть организованы дополнительные аэрологические и ракетные зондирования атмосферы с экспедиционных кораблей, наблюдения с буйковых станций др. При глобальном эксперименте должны быть получены данные, которые могли бы служить основой для проверки моделей крупномасштабной циркуляции.

В Программе глобальных атмосферных исследований говорится, о необходимости расширения познания общей циркуляции атмосферы и развития физической и математической основы методов долгосрочного прогноза погоды.

Поэтому ПИГАП преследует цель изучать динамику крупномасштабных процессов, а также ставит задачу исследования физических процессов, развивающихся в атмосфере, и определения зависимости их от различных воздействий с учетом географического положения и времени года. Численное моделирование принимается как необходимое средство в попытках понимания общей циркуляции атмосферы.

Констатируется также факт недостаточного понимания процессов энергообмена между различными по масштабам атмосферными движениями. При хорошем понимании энергообмена можно будет создать физические модели общей циркуляции атмосферы.

В Программе подчеркивается особая важность изучения крупномасштабной динамики атмосферы. Большое значение придается исследованиям атмосферных процессов в тропиках, а также макромасштабных процессов и их связи с динамикой крупномасштабных движений.

Выбраны для решения и некоторые общие задачи, возникающие при моделировании атмосферы. В частности, определение промежутка времени, в течение которого крупномасштабные процессы реагируют на различные физические воздействия (скрытая теплота конденсации, турбулентный и радиационный теплообмен с океаном).

Для создания физических моделей необходимо понимание взаимодействия с крупномасштабными потоками четырех типов процессов: молекулярных (радиация), микромасштабных (в пограничном слое атмосферы), конвективных (в облаках), синоптических (особенно в тропиках). Очень важен анализ теоретических и экспериментальных проблем, связанных со взаимодействием этих процессов с крупномасштабной динамикой.

Таким образом, Программа исследования глобальных атмосферных процессов предполагает изучение физических процессов в тропосфере и стратосфере, а также закономерностей общей циркуляции атмосферы с целью подведения прочной физической и математической основы под методы долгосрочных прогнозов погоды.

Реализация Программы наблюдений встречает некоторые затруднения из-за необходимых крупных ассигнований. Однако можно надеяться, что по договоренности между государствами уже в 1973 г. будет проведен первый тропический эксперимент.

Х. П. Погосян: Общая циркуляция атмосферы, 1972г.