Преподобному Джону Кампаниусу Холму приписывают проведение первых систематических наблюдений за погодой в колониальной Америке. Он был капелланом в колонии Свидс-Форт недалеко от устья реки Делавэр. Холм записывал ежедневные наблюдения без инструментов в 1644 и 1645 годах. В то время как многочисленные другие отчеты о погодных явлениях на Восточном побережье были задокументированы в 17 веке. Президент Джордж Вашингтон вел подробный дневник погоды в конце 1700-х годов в Маунт-Верноне, Вирджиния. Количество постоянных наблюдателей за погодой значительно возросло в 1800-х годах. В 1807 году доктор Б. С. Бартон из Пенсильванского университета попросил членов по всему Союзу Линнеевского общества Филадельфии поддерживать места инструментальных наблюдений за погодой, чтобы установить климатологическую историю. В начале 1900-х годов многочисленные наблюдательные станции переехали с ферм в жилые районы городов, где была доступна услуга по отправке почтовых форм наблюдений. К 1926 году на территории США, Вест-Индии и Карибского бассейна было расположено более 5000 точек наблюдения. В 1939 году Бюро аэронавтики ВМС США начало активно разрабатывать автоматизированные метеостанции. [5]
Наблюдения за погодой на поверхности традиционно проводились в аэропортах из-за проблем безопасности во время взлетов и посадок. ИКАО определяет Международную стандартную атмосферу (также известную как Стандартная атмосфера ИКАО ), которая является моделью стандартного изменения давления , температуры , плотности и вязкости с высотой в атмосфере Земли . Это полезно при калибровке приборов и проектировании самолетов, [6] и используется для снижения давления станции до давления на уровне моря (SLP) , где его затем можно использовать на картах погоды . [7]
В Соединенных Штатах FAA предписывает проводить метеорологические наблюдения в крупных аэропортах из соображений безопасности. Чтобы облегчить покупку автоматизированной метеорологической станции аэропорта , такой как ASOS, FAA позволяет использовать федеральные доллары для установки сертифицированных метеорологических станций в аэропортах. [8] Затем наблюдения аэропортов передаются по всему миру с использованием кода наблюдения METAR . Отчеты METAR обычно поступают из аэропортов или постоянных станций наблюдения за погодой. Отчеты генерируются раз в час; однако, если условия значительно меняются, они могут обновляться в специальных отчетах, называемых SPECI. [ 9] [10] [11] [12]
Данные представлены
Наблюдения за погодой на поверхности могут включать следующие элементы:
Идентификатор станции или идентификатор местоположения состоит из четырех символов для наблюдений METAR [13] , где первый символ представляет регион мира, в котором находится станция. Например, первая буква для областей в Тихом океане и вокруг него — P, а для Европы — E. Второй символ может представлять страну/штат, в котором находится местоположение. Для Гавайев первые две буквы — «PH», а для Великобритании первые две буквы идентификатора станции — «EG». Канада и смежные Соединенные Штаты являются исключением, где первые буквы C и K представляют регионы соответственно. Последние две или три буквы обычно представляют название местоположения или аэропорта.
Видимость измеряется в метрах для большинства мест по всему миру, за исключением Соединенных Штатов, где используются статутные мили. [14]
Температура — это мера кинетической энергии образца вещества. Температура — это уникальное физическое свойство, которое определяет направление теплового потока между двумя объектами, находящимися в тепловом контакте. Если теплового потока не происходит, два объекта имеют одинаковую температуру; [15] в противном случае тепло течет от более горячего объекта к более холодному. Температура в метеорологии измеряется термометрами, выставленными на воздух, но защищенными от прямого солнечного воздействия. [16] В большинстве стран мира для большинства целей измерения температуры используется шкала градусов Цельсия . Однако Соединенные Штаты являются последней крупной страной, в которой шкала температур в градусах Фаренгейта используется большинством неспециалистов, промышленностью, популярной метеорологией и правительством. [14] Несмотря на это, отчеты METAR из Соединенных Штатов также сообщают температуру (и точку росы, см. ниже) в градусах Цельсия.
Точка росы — это температура, до которой необходимо охладить заданную порцию воздуха при постоянном атмосферном давлении , чтобы водяной пар конденсировалсяв воду. Конденсированная вода называется росой . Точка росы — это точка насыщения . Когда температура точки росы падает ниже точки замерзания, она называется точкой инея , поскольку водяной пар больше не создает росу, а вместо этого создает иней или иней путем осаждения . [17] Точка росы связана с относительной влажностью . Высокая относительная влажность указывает на то, что точка росы ближе к текущей температуре воздуха. Если относительная влажность составляет 100%, точка росы равна текущей температуре. При постоянной точке росы повышение температуры приведет к снижению относительной влажности. При заданном барометрическом давлении, независимо от температуры, точка росы определяет удельную влажность воздуха. Точка росы является важной статистикой для пилотов гражданской авиации , поскольку она используется для расчета вероятности обледенения карбюратора и тумана . При использовании температуры воздуха можно использовать формулу для оценки высоты кучевых или конвективных облаков. [18]
Ветер определяется с помощью анемометров и флюгеров , или аэрованов , расположенных на стандартной высоте 10 метров (33 фута) над уровнем земли (AGL). Средняя скорость ветра измеряется с использованием двухминутного среднего значения в Соединенных Штатах [19] и 10-минутного среднего значения в других местах. [20] Направление ветра измеряется с использованием градусов, при этом север представляет 0 или 360 градусов, со значениями, увеличивающимися от 0 по часовой стрелке от севера. Порывы ветра регистрируются, когда наблюдается изменение скорости ветра более чем на 10 узлов (5,1 м/с) между пиками и затишьями в течение периода выборки. [19]
Давление на уровне моря (SLP) — это давление на уровне моря или (при измерении на заданной высоте на суше) давление станции, приведенное к уровню моря, предполагающее изотермический слой при температуре станции. Это давление, которое обычно указывается в прогнозах погоды по радио, телевидению, в газетах или в Интернете. Когда барометры в доме настроены на соответствие местным прогнозам погоды, они измеряют давление, приведенное к уровню моря, а не фактическое местное атмосферное давление. Приведение к уровню моря означает, что нормальный диапазон колебаний давления одинаков для всех. Давления, которые считаются высоким или низким давлением, не зависят от географического положения. Это делает изобары на карте погоды значимыми и полезными инструментами. [21]
Настройка высотомера — это термин и величина, используемые в авиации . Региональное или локальное давление воздуха на среднем уровне моря называется настройкой высотомера , и это давление будет калибровать высотомер, чтобы показывать высоту над землей на данном аэродроме QNH . [22]
Текущая погода , которая представляет ограничения видимости или наличие грома или шквалов , сообщается в наблюдениях, чтобы указать авиации на любые возможные угрозы во время посадок и взлетов из аэропортов. Типы, включенные в наблюдения за погодой на поверхности, включают осадки, затемнения, другие погодные явления, такие как хорошо развитые пылевые/песчаные вихри, шквалы, торнадоподобная активность, песчаные бури, вулканический пепел и пылевые бури. [23]
Интенсивность осадков в первую очередь измеряется для метеорологических проблем. Однако она может представлять интерес для авиации, поскольку сильные осадки могут ограничивать видимость. Кроме того, интенсивность ледяного дождя может определять, насколько опасно для пилотов летать вблизи определенных мест, поскольку это может быть опасно в полете, поскольку лед откладывается на крыльях самолета, что может быть пагубно для полета. [24]
Количество осадков за последние 1, 3, 6 или 24 часа представляет особый интерес для метеорологов при проверке прогнозируемых количеств осадков и определении климатологии станций.
Количество выпавшего снега за последние 6 часов принимается для метеорологических и климатических целей. Однако его также можно сообщать ежечасно с помощью примечаний "SNOINCR", чтобы предоставить специалистам по аэродромному обслуживанию информацию о том, как часто необходимо очищать взлетно-посадочные полосы и рулежные дорожки от снега.
Глубина снега измеряется для метеорологических и климатических целей один раз в день. Однако в периоды снегопадов она измеряется каждые шесть часов, чтобы определить количество недавнего снегопада. [25]
Персональные метеостанции, поддерживаемые гражданами, а не государственными служащими, не используют код METAR. Программное обеспечение позволяет передавать информацию на различные сайты, такие как Weather Underground по всему миру [3] или CWOP в Соединенных Штатах [27] , которые затем могут использоваться соответствующими метеорологическими организациями либо для диагностики условий в реальном времени, либо в моделях прогноза погоды.
Использование карт погоды
Модель станции, используемая на картах погоды на поверхности
Данные, собранные с помощью кодирования наземных локаций в METAR, передаются по всему миру по телефонным линиям или беспроводной технологии. В метеорологических организациях многих стран эти данные затем наносятся на карту погоды с использованием модели станции . Модель станции — это символическая иллюстрация, показывающая погоду на данной станции, передающей данные . [28] Метеорологи создали модель станции для нанесения ряда погодных элементов на небольшое пространство на погодных картах . [29] Карты, заполненные плотными участками моделей станций, могут быть трудны для чтения, но они позволяют метеорологам, пилотам и морякам видеть важные погодные условия.
Карты погоды используются для быстрого отображения информации, показывающей анализ различных метеорологических величин на разных уровнях атмосферы, в данном случае приземного слоя. [30] Карты, содержащие модели станций, помогают в построении изотерм , что позволяет легче определять температурные градиенты, [31] и может помочь в определении местоположения погодных фронтов . Двумерные линии тока, основанные на скорости ветра, показывают области конвергенции и дивергенции в поле ветра, которые полезны для определения местоположения особенностей в пределах ветрового рисунка. Популярным типом карты погоды на поверхности является анализ погоды на поверхности , который отображает изобары для изображения областей высокого и низкого давления .
Отчеты о судах и буях
Различные формы и размеры буев
На протяжении более века сообщения из мировых океанов принимались в режиме реального времени в целях безопасности и для помощи в общем прогнозировании погоды. Сообщения кодируются с помощью синоптического кода и передаются по радио или через спутник в метеорологические организации по всему миру. [32] Сообщения о буях автоматизированы и поддерживаются страной, которая пришвартовала буй в этом месте. Более крупные пришвартованные буи используются вблизи берега, в то время как более мелкие дрейфующие буи используются дальше в море. [33]
Климат (от древнегреческого klima ) обычно определяется как погода, усредненная за длительный период времени. [35] Стандартный период усреднения составляет 30 лет для отдельного места, [4] но могут использоваться и другие периоды. Климат включает в себя статистику, отличную от средней, например, величины ежедневных или годовых колебаний. Определение глоссария Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) следующее:
Климат в узком смысле обычно определяется как «средняя погода» или, более строго, как статистическое описание в терминах среднего значения и изменчивости соответствующих величин за период времени от месяцев до тысяч или миллионов лет. Классический период составляет 30 лет, как определено Всемирной метеорологической организацией ( ВМО ). Эти величины чаще всего являются поверхностными переменными, такими как температура, осадки и ветер. Климат в более широком смысле — это состояние, включая статистическое описание, климатической системы. [36]
Главное различие между климатом и повседневной погодой лучше всего суммируется популярной фразой «Климат — это то, что вы ожидаете, погода — это то, что вы получаете». [37] В течение исторических промежутков времени существует ряд статических переменных, которые определяют климат, включая: широту, высоту, соотношение суши и воды и близость к океанам и горам. Степень покрытия растительностью влияет на поглощение солнечного тепла, удержание воды и количество осадков на региональном уровне.
↑ Офис федерального координатора по метеорологии. Программа наблюдения за погодой на поверхности. Архивировано 06.05.2009 на Wayback Machine. Получено 12.01.2008.
^ "WOW - Новый сайт о погоде для всех". Met Office . 2011-02-11. Архивировано из оригинала 2014-08-15.
^ ab Weather Underground. Персональная метеостанция. Получено 09.03.2008.
^ ab MetOffice. Климатические средние значения. Архивировано 06.07.2009 на Wayback Machine. Получено 09.03.2008.
^ Фибрих, Кристофер А. (2009-04-01). «История наблюдений за погодой на поверхности в Соединенных Штатах». Earth-Science Reviews . 93 (3): 77–84. Bibcode : 2009ESRv...93...77F. doi : 10.1016/j.earscirev.2009.01.001. ISSN 0012-8252.
^ ИКАО, Руководство по стандартной атмосфере ИКАО (расширенное до 80 километров (262 500 футов)). Архивировано 07.06.2011 на Wayback Machine , Doc 7488-CD, третье издание, 1993, ISBN 92-9194-004-6 .
^ Патрисия М. Поли. Пример неопределенности в снижении давления на уровне моря. Архивировано 13.03.2020 на Wayback Machine. Получено 29.03.2008.
^ Канада, Окружающая среда и изменение климата (2021-12-02). "Руководство по стандартам наблюдения за погодой на поверхности (MANOBS) 8-е издание, поправка 1". www.canada.ca . Получено 04.02.2023 .
^ Учебное пособие по наблюдениям за погодой на поверхности (PDF) . МИНИСТЕРСТВО ТОРГОВЛИ США НАЦИОНАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОКЕАНИЧЕСКИХ И АТМОСФЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Национальная метеорологическая служба Офис системных операций Отдел системной интеграции Отделение систем наблюдения. Май 1998 г.
^ МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА США ФЕДЕРАЛЬНОЕ АВИАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРИКАЗ JO 7900.5E . МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА США ФЕДЕРАЛЬНОЕ АВИАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ. 15 января 2020 г.{{cite book}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка )
^ Техасский университет A&M . Кодирование групп «Тип отчета», «Идентификатор станции», «Дата/время» и «Модификатор отчета». Архивировано 09.04.2008 на Wayback Machine. Получено 06.04.2008.
^ Глоссарий метеорологии. Температура воздуха. Архивировано 22.06.2008 на Wayback Machine. Получено 06.04.2008.
^ Глоссарий метеорологии. Точка росы. Архивировано 2011-06-06 на Wayback Machine. Получено 2008-04-06.
^ Глоссарий метеорологии. Формула точки росы. Архивировано 2007-08-16 на Wayback Machine. Получено 2008-04-06.
^ ab Офис федерального координатора по метеорологии. Федеральный метеорологический справочник № 1 — Наблюдения за погодой на поверхности и отчеты Сентябрь 2005 г. Приложение A: Глоссарий. Получено 06.04.2008.
^ Отдел исследований ураганов. Часто задаваемые вопросы Тема D4) Что означает «максимальный устойчивый ветер»? Как он связан с порывами в тропических циклонах? Получено 06.04.2008.
^ Патрисия М. Поли. Пример неопределенности в снижении давления на уровне моря. Архивировано 16 декабря 2019 г. на Wayback Machine. Получено 14 апреля 2008 г.
^ USA Today . Понимание давления воздуха. Получено 14.04.2008.
^ Бен К. Бернстайн, Томас П. Ратваски, Дин Р. Миллер и Фрэнк Макдоноу. Замерзающий дождь как опасность обледенения в полете. Архивировано 21.03.2009 на Wayback Machine Получено 14.04.2008.
^ Расс Чедвик. Программа наблюдения за погодой среди граждан. Получено 09.03.2008.
^ Стив Акерман и Том Уиттакер. Модель станции. Получено 27.03.2008.
^ Иллинойсский центральный колледж. LAB J: Карты погоды и влажность. Архивировано 17 июля 2011 г. на Wayback Machine. Получено 27 марта 2008 г.
^ Encarta. Chart. Архивировано 01.11.2007 на Wayback Machine. Получено 25.11.2007.
^ DataStreme. МОДЕЛИ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА. Архивировано 21.08.2008 на Wayback Machine. Получено 25.11.2007.
^ Национальная метеорологическая служба . Справочник по наблюдениям Национальной метеорологической службы 1: Наблюдения за погодой на поверхности моря. Архивировано 17 июня 2011 г. на Wayback Machine. Получено 13 января 2008 г.
^ Национальный центр данных буев. Программа заякоренных буев. Архивировано 21 декабря 2017 г. на Wayback Machine. Получено 13 января 2008 г.
^ Национальный центр данных буев. Схема судов добровольного наблюдения ВМО (VOS). Получено 13.01.2008.
